CH637602A5 - Process and equipment for clarifying effluents - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klären von durch wasserlösliche Stoffe und Feststoffe verunreinigten Abwässern, wobei die Trübe einer Klärvorrichtung zugeführt wird, in deren Sumpf sich die Feststoffe und aus der

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Trübe ausgefällte Stoffe als Klärschlamm absetzen, der von Zeit zu Zeit aus der Klärvorrichtung entnommen und zur weiteren Verarbeitung einer Schlammpresse zugeführt wird, wobei das aus der Klärvorrichtung entnehmbare vorgeklärte Wasser in mindestens einer der Klärvorrichtung nachgeschalteten Filtereinrichtung von restlichen Feststoffen befreit und gegebenenfalls in einem nachgeschalteten Kationen/Anio-nenaustauscher zu neutralem, trinkbarem Wasser aufbereitet wird.

Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer vorzugsweise als Schrägklärer ausgebildeten Klärvorrichtung, mit einer Pumpeinrichtung zur Förderung des abgesetzten Klärschlammes in die Schlammpresse und mit einem der Klärvorrichtung nachgeschalteten Kiesfilter und einem dem Kiesfilter nachgeschalteten Aktivkohlefilter.

Pro Einwohner einer Gemeinde fällt heute im Durchschnitt eine Abwassermenge von rund 1401 pro Tag an, die mit den verschiedensten wasserlöslichen und wasserunlöslichen oder teilweise wasserlöslichen Stoffen belastet ist, die eine chemisch sehr verschiedene Zusammensetzung aufweisen. Im Haushaltsabwasser enthaltene gelöste und mehr oder weniger feste Stoffe sind vor allem Wasch- und Putzmittel, Fäkalien und Speisereste. Weiter werden in die Abwasserkanalisation auch Industrieabwässer eingeleitet, die nach den gesetzlichen Vorschriften zwar einen im Neutralitätsbereich liegenden pH-Wert aufweisen müssen, um in die Abwasserkanalisation eingeleitet werden zu dürfen, in vielen Fällen aber immer noch mit Schadstoffen belastet sind, die nur bei sorgfältiger Klärung und gegebenenfalls chemischer Nachbehandlung des Abwassers entfernt werden können.

Insbesondere in Anbetracht der Tatsache, dass die Mehrzahl der Flüsse, die letztlich das Abwasser aufnehmen müssen, aufgrund der starken Wasserverschmutzung in ihrer Selbstreinigungskraft stark beeinträchtigt sind, ist es erforderlich, dass in die Flüsse nur weitestgehend geklärte Abwässer eingeleitet werden.

Zwar ist es mit den heute bekannten physikalischen und biologischen Klärverfahren in Verbindung mit physikalischchemischen Kationen/Anionen-Austauschverfahren der eingangs genannten Art und mit zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtungen durchaus möglich, beliebig verunreinigte Abwässer bis auf Trinkwasserqualität zu reinigen, jedoch steht der hierfür erforderliche Investistions-aufwand bei Ausnutzung aller Möglichkeiten nicht mehr in einem vernünftigen Verhältnis zu dem erzielten Ergebnis.

Es kommt hinzu, dass bei nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitenden Kläranlagen der eingangs genannten Art grosse Mengen von Klärschlamm anfallen, die weil sie, um in den gängigen Filterpressen verarbeitet werden zu können, mit giftigen Schwermetallchloriten behandelt werden, einer weiteren Verwendung praktisch nicht zugänglich sind und auf Mülldeponien abgelagert werden müssen, wo sie ebenfalls nur eine zusätzliche Umweltbelastung darstellen.

Auf bakteriologisch-biochemischer Basis arbeitende Klärverfahren zur Entfernung im Abwasser enthaltener Schadstoffe erfordern, weil die beteiligten biologischen Vorgänge verhältnismässig viel Zeit benötigen, grosse Klär- und Absetzbecken und die Einhaltung bestimmter Betriebsbedingungen, was ebenfalls mit hohen Kosten verbunden ist und nur in einem Teilaspekt der Abwässerklärung befriedigende Resultate zur Folge hat.

Der kombinierte Einsatz der wesentlichen, heute zur Abwasserklärung zur Verfügung stehenden Verfahren und Vorrichtungen ist daher praktisch nur dort sinnvoll, wo hinreichende Mengen mit den verschiedensten möglichen Arten von Verunreinigungen belasteten Abwassers anfallen, das heisst praktisch nur in Grossgemeinden mit grössenord-nungsmässig 100 000 Einwohnern und mehr.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Klärverfahren anzugeben, das weitgehend unabhängig von der anfallenden Abwassermenge rationell einsetzbar ist, das auch ohne eine biologisch-bakterielle Klärstufe einen wirksamen Abbau und/oder quantitative Entfernung organischer Schadstoffe und/oder von Krankheitserregern ermöglicht und zu einem kompostierbaren Klärschlamm führt; weiter ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, die eine besonders rationelle Durchführung dieses Verfahrens ermöglicht und mit günstig kleinen Abmessungen der Klärvorrichtung auskommt, so dass sie zumindest bei relativ geringem Abwasseranfall in der Grössenordnung von etwa 200 m3/ Tag in Fertigbauweise erstellt werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch folgende Merkmale gelöst:

a) Stromauf von der Klärvorrichtung wird die Trübe mit Kalkmilch versetzt, die in einer mindestens für die Ausfällung der mit Kalkmilch ausfällbaren, in der Trübe enthaltenen gelösten Stoffe ausreichenden Menge zugegeben wird.

b) Vor dem Auspressen des Klärschlammes werden dem Klärschlamm-Wassergemisch pro m3 5 bis 11 kg Kalk oder eine äquivalente Kalkmilchmenge zugesetzt.

c) Das in der Schlammpresse ausgepresste, gelösten Kalk enthaltende Filtrat wird stromauf von der Klärvorrichtung wieder in die Trübe eingeleitet.

d) Das von der Klärvorrichtung abströmende, vorgeklärte Wasser wird zur Entkeimung durch eine UV-Bestrahlungseinrichtung geleitet.

e) Das vorgeklärte und bestrahlte Wasser wird in einem der UV-Bestrahlungseinrichtung nachgeschalteten, regenerierbaren, mikroporösen Filter von restlichen, im wesentlichen unlöslichen, feinkörnigen organischen und/ oder anorganischen Schadstoffen befreit.

Günstig ist es weiter, wenn das in dem mikroporösen Filter geklärte Wasser anschliessend einer zweiten U-Be-strahlung unterworfen wird, um völlig sicherzustellen, dass das nunmehr vollständig geklärte Wasser keinerlei Krankheitserreger mehr enthalten kann.

Bei der üblicherweise vorhandenen Abwasserzusammensetzung arbeitet das erfindungsgemässe Verfahren wirkungsvoll, wenn je nach dem pH-Wert der Trübe einem m3 derselben zwischen 100 und 200 g Kalk bzw. eine äquivalente Kalkmilchmenge zugemischt werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die vorgenannte Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

a) Stromauf von dem Schrägklärer ist eine mit rascher Ver-wirbelung der Trübe arbeitende Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehen, mit der im Wasser enthaltene kompakte Schmutzteile mindestens so weit zerkleinerbar sind, dass sie im nachgeschalteten Schrägklärer absetzbar sind.

b) Es ist eine erste auf den pH-Wert der Trübe ansprechende Dosiervorrichtung vorgesehen, mit der je nach dem pH-Wert der Trübe in dem Verwirbelungsbereich der Zerkleinerungsvorrichtung pro m3 Trübe Kalkmilch mit einer äquivalenten Kalkmenge von 100 bis 200 g der Trübe zumischbar sind.

c) Es ist eine zweite, zwischen der Schlammförderpumpe und der Schlammpresse in deren Zuführungsleitung mündende Dosiervorrichtung vorgesehen, mittels welcher pro m3 Klärschlamm-Wassergemisch mindestens 5 kg Kalk oder eine äquivalente Kalkmilchmenge zumischbar ist.

d) Die Schlammpresse ist als Filterkammerpresse ausgebildet, deren Abflussleitung stromauf von der Zerkleinerungsvorrichtung in den Trübe-Kanal mündet.

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e) Dem Schrägklärer ist eine UV-Bestrahlungsanlage nachgeschaltet, in der das vorgeklärte Wasser in geringer Schichtdicke eine in axialer Richtung ausgedehnte Bestrahlungsröhre entlang einer die Röhre im wesentlichen spiralförmig umgebenden Bahn und mit Turbulenz umströmt.

Stromab von der UV-Bestrahlungsanlage ist ein Auffangbecken vorgesehen, in das die Saugleitung einer durch den Füllstand des Beckens gesteuerten Förderpumpe mündet, die das vorgeklärte und bestrahlte Wasser durch das mikroporöse Filter zur Endklärung treibt.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung vermitteln zumindest die folgenden Vorteile:

1. Durch die Kalk-(CaO-) beziehungsweise Kalkmilch--[Ca(OH)2-] Zumischung zu der Trübe vor dem Schrägklärer, die so bemessen ist, dass der Kalk praktisch quantitativ mit den in der Trübe enthaltenen Schadstoffen reagieren kann, wird einerseits schon vor der Klärung eine beachtliche Desinfektionswirkung und andererseits eine Konsistenz des Klärschlammes erzielt, die für dessen Weiterverarbeitung besonders günstig ist. Ausserdem werden insbesondere durch Waschmittel in das Abwasser gelangte Phosphate durch das entstehende oder eingespeiste Kalkwasser weitestgehend ausgefällt.

2. Durch die weitere Versetzung des Klärschlammes mit Kalk vor dem Auspressen in der Kammerfilterpresse werden erfahrungsgemäss für die Kompostierung des Klärschlammes günstige chemische Voraussetzungen geschaffen.

3. Durch die Vorzerkleinerung des in der Trübe mitgeführten grobkörnigen oder kompakt zusammenhängenden Schmutzgutes erreicht man, dass dieses nach der Zerkleinerung eine für die Reaktion mit der Kalkmilch günstig grosse Oberfläche aufweist, und dass die schräg nach unten verlaufenden Trennkanäle des Schrägklärers nicht verstopft werden können, zumindest viel länger durchgängig bleiben.

4. Durch die mit UV-Bestrahlung erreichte Keimtötung im vorgeklärten Wasser, die gut steuerbar und mit gesichertem und hohem Wirkungsgrad durchführbar ist, kann auf einen bakteriell-biochemischen Abbau organischer Schadstoffe und eine darauf basierende Vernichtung von Krankheitserregern und dergleichen ohne Nachteil verzichtet werden.

5. Eine für das Abwasseraufkommen einer Gemeinde von beispielsweise 1000 Einwohnern ausgelegte erfindungsgemässe Klärvorrichtung benötigt bei kontinuierlichem Betrieb zur Klärung der durchschnittlich zu erwartenden Abwassermenge von 140 m3/Tag ein Klärbecken mit einem etwa einem Drittel bis der Hälfte dieser Wassermenge entsprechenden Fassungsvermögen, das ohne weiteres noch in Fertigbauweise herstellbar ist. Die einzelnen Aggregate der Klärvorrichtung können mit üblichen Transportmitteln an den Einsatzort gebracht und dort nach geringem Vorbereitungsaufwand zusammengefügt werden.

6. Für verhältnismässig kleine Abwassermengen ausgelegte Baueinheiten können auch ohne weiteres modulartig zu grösseren Kläranlagen zusammengesetzt werden, so dass Kapazitätsvergrösserungen unter Mitausnutzung einer erstmalig erstellen Klärvorrichtung ohne Schwierigkeit möglich sind.

7. Schliesslich eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung ihrer Einfachheit wegen besonders gut für einen voll- oder halbautomatischen Betrieb.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist stromauf von der Zerkleinerungsvorrichtung eine von einem Ölwächter und/oder von dem die erste Kalk-Do-siervorrichtung steuernden Leitfähigkeits- und/oder pH-Wert-Messgerät gesteuerte Umlenkvorrichtung vorgesehen, mit der die Trübe in ein Vorratsbecken einleitbar ist. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine wirksame Siche-rungseinrichtung geschaffen, die selbsttätig den Durchgang der Trübe durch die Klärvorrichtung sperrt, wenn Ölverschmutzungen auftreten, die von der Kläranlage nicht verkraftet werden können oder wenn die Acidität der Trübe einen Wert erreicht, der eine überdimensionierte Kalkeinleitung erfordern würde, die im Hinblick auf die weitere Verarbeitung des Klärschlammes nicht tragbar wäre. In der Regel würde es ausreichen, wenn das Vorratsbecken ein Fassungsvermögen von einigen 10 m3 aufweist, da ÜberBelastungen des Abwassers der genannten Art in der Regel nur stossweise auftreten, so dass es genügt, einen entsprechend kleinen Anteil des Abwassers ungeklärt in das Vorratsbecken einzuleiten, so dass die erfindungsgemässe Kläranlage unmittelbar nach Abklingen dieser Überbelastung wieder den Normalbetrieb aufnehmen kann. Das im Vorratsbecken aufgefangene Abwasser muss dann selbstverständlich einer gesonderten Behandlung unterzogen werden, bevor es in der Kläranlage geklärt werden kann.

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass dem mikroporösen Aktivkohlefilter eine zweite UV-Besrahlungseinrichtung nachgeschaltet ist, mit der das weitestgehend von Schmutzteilchen befreite, geklärte Wasser noch einmal bestrahlt werden kann, um auch solche Erreger abtöten zu können, die unter ungünstigsten Betriebsbedingungen oder aufgrund eines Fehlers bis in die Nach-klärfilter gelangt sind und dort Nester gebildet haben, bevor die Nachklärfilter regeneriert werden.

Damit die Kläranlage nicht abgeschaltet werden muss, wenn die als Nachklärfilter verwendeten Kies- und Aktivkohlefilter regeneriert werden, was vorzugsweise mit die Filter unter hohem Druck rasch durchströmendem sauberen Wasser geschieht, ist es vorteilhaft, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwei zueinander parallel geschaltete, einzeln absperrbare Kiesfilter-Aktivkohlefilter-Pfade vorgesehen sind, so dass der Nachklärvorgang in dem einen Pfad stattfinden kann, während der andere Pfad regeneriert wird.

Eine automatische Steuerung des Regeneriervorganges in den beiden Nachklärpfaden ist gemäss einer Ausführungsform der Erfindung auf einfache Weise dadurch realisiert, dass stromauf von den Kiesfiltern in deren Zuführungsleitung jeweils ein Druckwächter vorgesehen ist, der die Zuführungsleitung bei Überschreiten eines bestimmten, für die Erschöpfung des Filterpfades charakteristischen Druckwertes ein Ventil zum Absperren des Nachklärpfades sperrt und ein Signal zur Einleitung des Regeneriervorganges dieses Nachklärpfades erzeugt. Das vorgeklärte Wasser wird dann jeweils durch den anderen, zuvor regenerierten Nach-klärpfad geleitet.

Günstig ist es auch, wenn die stromab von dem Schrägklärer angeordnete UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder die dem oder den Nachklärfilter-Pfaden nachgeschaltete UV-Anlage mindestens zwei einzeln absperrbare parallele Bestrahlungspfade umfasst, die über einen gemeinsamen Verteilerkopf mit einzeln absperrbaren Ausgängen gespeist sind. Es ist dann möglich, die Bestrahlung kurzfristig in dem einen Bestrahlungspfad vorzunehmen, während in dem anderen die UV-Leuchtröhre ausgewechselt wird.

Das am Ausgang des Aktivkohlefilters beziehungsweise am Ausgang der diesem nachgeschalteten UV-Bestrahlungs-anlage austretende Wasser hat einen so hohen Reinheitsgrad, dass es mit Hilfe eines nachgeschalteten Kationen/Anionen-

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Austauschfilters zur Beseitigung der Wasserhärte ohne weiteres zu Trinkwasser aufbereitet werden kann oder in ein Fischzuchtbecken oder dergleichen eingeleitet werden kann, wo ebenfalls Wasser erforderlich ist.

Im letztgenannten Fall ist es günstig, wenn das Wasser zusätzlich mit Sauerstoff angereichert ist, was sich konstruktiv sehr einfach dadurch erreichen lässt, dass die von der Förderpumpe zu dem Kiesfilter führende Förderleitung, in der das vorgeklärte Wasser mit hoher Geschwindigkeit strömt, mit einem nach dem Wasserstrahl-Pumpenprinzip arbeitenden Luftinjektor versehen ist, mit dem ein Luftstrom ansaugbar ist, dessen Sauerstoffanteil sich zumindest teilweise in dem Kiesfilter und dem Aktivkohlefilter, wo die Strömungsgeschwindigkeit erheblich niedriger ist, in dem Wasser lösen kann.

Eine zusätzliche Sauerstoffanreicherung kann stromab von dem Aktivkohlefilter beziehungsweise stromab von einem nachgeschalteten Kationen/Anionenaustauschfilter auch dadurch erreicht werden, dass das Wasser vor der Einleitung in ein Abflusssystem oder ein Sammelbecken in einem Riesel- oder Sprühdom in feiner Verteilung durch ein Luftvolumen fällt, aus dem es Sauerstoff aufnehmen kann und/oder, dass das Wasser mittels eines sogenannten Düsenstockes im Abstand von der Wasseroberfläche eines Auffangbeckens oder dergleichen in feiner Verteilung in einen grossen Raumwinkelbereich versprüht wird.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung und1 deren Wirkungsweise anhand der Zeichnung:

Es zeigt:

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Kläranlage in geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 die Anlage nach der Fig. 1 in einer Ansicht von oben und

Fig. 3 Einzelheiten einer bei der Anlage nach den Fig. 1 und 2 benutzten Zerkleinerungsvorrichtung.

Fig. 4 die Zerkleinerungsvorrichtung gemäss Fig. 3 in einer teilweise abgebrochenen, in die Zeichenebene geklappten Ansicht von der Eingangsseite her.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kläranlage gelangt das Abwasser in Strömungsrichtung gesehen durch einen Einlauf 12 zunächst in eine Messkammer 13, in der mittels eines automatischen pH-Wert-Messgerätes 14 kontinuierlich der pH-Wert des ankommenden Abwassers gemessen wird, der in aller Regel unterhalb des Neutralitätswertes von 7 liegt, das heisst das Abwasser reagiert sauer. Weiter ist die Messkammer mit einem automatischen Öl-wächter 16 versehen, der ein Warnsignal abgibt, wenn eine zu hohe Ölverschmutzung des Abwassers vorliegt. Liegt der pH-Wert des Abwassers zwischen vorbestimmten Grenzwerten, etwa im Bereich zwischen 5 und 8, so ist ein kurzer absperrbarer Durchlasskanal 17 offen, durch den das Abwasser in eine nachgeschaltete Zerkleinerungsvorrichtung 18 gelangt, in der kompakte Schmutzteile auf ein höchstens im cm3-Bereich liegendes Volumen, in aller Regel aber bis zu einer sehr viel kleineren Grösse zerfetzt werden. Liegt der pH-Wert des Abwassers jedoch ausserhalb der vorgegebenen Grenzwerte und/oder stellt der Öl Wächter 16 einen zu hohen Ölgehalt an, so wird der Durchlasskanal 17 automatisch gesperrt und ein von der Messkammer 13 seitlich abzweigender Auslasskanal 19 geöffnet, durch den das Abwasser in ein nicht dargestelltes Vorratsbecken umgeleitet wird, in dem es dann im Falle einer Ölverschmutzung einer Sonderbehandlung zur Beseitigung der Ölverschmutzung unterzogen werden kann oder aus dem es, falls der pH-Wert zu niedrig oder zu hoch war, dosiert wieder in den Haupt-Klärstrom zurückgeleitet werden kann, wenn dessen Ausgangs-pH-Wert niedriger beziehungsweise höher ist als der zuvor über- oder unterschrittene kritische Grenzwert, der zur Auslösung des Umlenksignals geführt hatte.

Die Zerkleinerungsvorrichtung 18, die im folgenden noch näher erläutert werden wird, ist mit einer Dosiervorrichtung 21 gekoppelt, mit der dem Abwasser, gesteuert durch die von dem pH-Wert-Messgerät ermittelten pH-Wert eine Kalkmilchmenge zugemischt wird die mindestens ausreicht, um die in dem Abwasser enthaltenen, mit Ca(OH)2 ausfällbaren Salze auszufällen und den pH-Wert des Abwassers in den Neutralitätsbereich zu bringen. Die hierfür erforderliche Kalkmilch wird in einem nicht dargestellten Rührwerk aufbereitet, und enthält auch überschüssiges CaO, das in der Zerkleinerangsvorrichtung 18 innig mit den Schmutzteilen des Abwassers vermengt wird. Im Mittel werden in dieser ersten Dosiervorrichtung 1 m3 Abwasser insgesamt etwa 150 g CaO beziehungsweise die äquivalente Kalkmilchmenge zugesetzt.

Nach der Zerkleinerungs- und Dosiervorrichtung 18, 21 gelangt das mit Kalk beziehungsweise Kalkmilch versetzte Abwasser in ein Vorklärbecken 22, das bei der dargestellten Kläranlage ein Fassungsvermögen von etwa 50 m3 und im Längsschnitt die aus der Fig. 1 ersichtliche Form hat. Das Vorklärbecken enthält einen in Strömungsrichtung etwa unter 45° nach unten geneigten Schrägklärer 23, der sich über die gesamte Breite des in der Draufsicht rechteckigen Klärbeckens 23 erstreckt und dessen mit der genannten 45°-Neigung verlaufende Trennkanäle 24 einen mittleren lichten Durchmesser von etwa 40-70 mm aufweisen. Der insgesamt quaderförmige Schrägklärer 23 umfasst etwa 15 wellblechartig gewölbte Kunststoffplatten aus Hart-PVC oder einem ähnlichen, weitgehend inerten Kunststoffmaterial, die zur Bildung der geneigten Trennkanäle 24 so aufeinander gelegt sind, dass ihre Wellenbäuche längs einer Mantellinie aneinander anliegen, so dass die Kanäle im wesentlichen durch die einander gegenüberliegenden Wellentäler begrenzt sind. Die einzelnen Kunststoff-Wellplatten sind so in einem nicht dargestellten Rahmen gehalten, dass sie einzeln oder gruppenweise aus dem Schrägklärer herausziehbar sind, ohne dass die anderen Wellplatten ihre Lage verändern. Der Schrägklärer 23 kann auch als ein Rohrbündel aus einzelnen Kunststoffrohren oder kleineren Kunststoffrohrbündeln ausgebildet sein.

Der Schrägklärer 23 ist an einer unter 45° geneigten Wand 26 nach unten abgestützt und wird durch an seiner am weitesten in Strömungsrichtung weisenden unteren Querkante durch vertikale und horizontale Stützstreben, die an den Seitenwänden 29 und 31 und an der abströmungs-seitigen Querwand 32 des Klärbeckens 22 verankert sind, in seiner Lage gehalten. Die Anordnung und die Abmessungen des Schrägklärers 23 sind so gewählt, dass die horizontale obere Querkante 33 des Platten- oder Rohrpaketes mindestens in Höhe des Wasserspiegels verläuft, wenn das Vorklärbecken 22 voll ist. Die mit dem Abwasser in das Vorklärbecken 22 gelangenden Schmutzteile sind dann gezwungen, durch den Schrägklärer nach unten in eine vertiefte Mulde 34 des Vorklärbeckens 22 abzusinken, in der sich der Sumpf oder Klärschlamm absetzt, wobei das vorgeklärte Wasser bis auf mindestens die Höhe der Austrittsöffnungen in der Querwand 32 des Vorklärbeckens 22 ansteigt, die im Bereich des oberen Randes dieser Querwand angeordnet sind.

An der tiefsten Stelle der Mulde 34 mündet ein Ansaugstutzen 36 einer nach oben führenden Saugleitung 37 durch die mittels einer Membran- oder Schneckenpumpe 38 der Klärschlamm abgesaugt werden kann.

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Der abgesaugte Klärschlamm, der einen erheblich grösseren Feststoffanteil aufweist als die Abwassertrübe, gelangt sodann über eine Druckleitung in eine zweite Dosier- und Mischvorrichtung 39, die ähnlich aufgebaut ist wie die Zer-kleinerungs- und Dosiervorrichtung 18. In dieser Dosier- und Mischvorrichtung wird der Klärschlamm mit einer Kalkmilchmenge versetzt, die einer Menge von 5-11 kg Kalk (CaO) pro m3 Klärschlamm (Feststoffanteil + Wasser) entspricht. Die Kalkmilch wird in einem kontinuierlich betriebenen Rührwerk 41 aufbereitet und enthält einen hohen Festkalk-Anteil. Nach intensiver Durchmischung des Klärschlammes mit der Kalkmilch in der Dosier- und Mischvorrichtung 39 gelangt der Klärschlamm über eine Förderleitung 42 in eine Filterkammerpresse 43, in der das Wasser weitgehend ausgepresst wird. Das ausgepresste Filtrat wird über eine Rücklaufleitung 44 wieder in die Messkammer 13 oder stromauf von dieser in das Abwasser eingeleitet.

Durch diese Behandlung des Klärschlammes erreicht man einerseits, dass dieser eine für die Verarbeitung in der Filterkammerpresse 43 günstige Konsistenz hat und andererseits, was besonders günstig ist, dass er gut kompostierbar ist.

Das aus der Filterkammerpresse 43 abfliessende Filtrat, das noch einen Überschuss an Calcium-Hydroxy [Ca(OH)2] aufweisen kann, reagiert basisch und wird über eine Rücklaufleitung 44 wieder in die Messkammer 13 oder stromauf von dieser in den Abwasserstrom eingeleitet und kann sol-chermassen zur Neutralisierung des in der Regel sauren Abwassers mit ausgenutzt werden.

Von den etwa in Höhe des Wasserspiegels im Vorklärbecken 22 angeordneten Auslassöffnungen 47 und 46 des Vorklärbeckens strömt das vorgeklärte Wasser über nach unten gerichtete Knierohre 48 und 49 in eine horizontale Sammelleitung 51 mit durch von Hand oder automatisch betätigbaren Absperrventilen 52 und 53 versehenen Auslassstutzen 54 und 56, an die in Parallelschaltung mindestens zwei UV-Bestrahlungseinrichtungen 57 und 58 anflanschbar sind. Jede der UV-Bestrahlungseinrichtungen 57 und 58 um-fasst ein geschlossenes Edelstahl- oder Kunststoffrohr, entlang dessen Längsachse eine stabförmige Bestrahlungsröhre angeordnet ist. Durch Schikanen innerhalb des Rohres wird das vorgeklärte Abwasser auf einer spiralförmigen Bahn mit Turbulenz herumgeführt, so dass sichergestellt ist, dass jeder Volumanteil des vorgeklärten Abwassers in unmittelbarer Berührung mit dem Mantel der Bestrahlungsröhre gelangen kann, wo die Intensität der UV-Strahlung am grössten ist. UV-Bestrahlungseinrichtungen dieser Art können bei vernünftiger Grösse und Bestrahlungsleistung für einen Wasserdurchsatz von bis zu 120 m3/h hergestellt werden, so dass es also möglich ist, auch relativ grosse Kläranlagen mit solchen Bestrahlungseinrichtungen zu versehen.

Unter dem im folgenden noch näher zu erläuternden Aspekt eines kontinuierlichen und weitgehend störungsfreien automatischen Betriebs der Kläranlage ist es günstig, wenn, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, wenigstens zwei parallel geschaltete UV-Bestrahlungseinrichtungen 57 und 58 vorgesehen sind.

Die das vorgeklärte Wasser führenden Rohre, in denen die UV-Leuchtröhren koaxial angeordnet sind, sind aus-gangsseitig ebenfalls durch von Hand oder automatisch betätigbare Ventile 59 und 61 absperrbar. Über Knierohre 62 und 63, deren Auslassöffnungen oberhalb des Niveaus der Bestrahlungsrohre in eine nach oben offene Querrinne 64 münden, die siebartig mit Austrittsöffnungen versehen ist, «regnet» das vorgeklärte und durch die UV-Bestrahlung keimfreie Wasser in feiner Verteilung in ein Auffangbecken 66, wobei es aus der Luft Sauerstoff aufnehmen kann.

An das Auffangbecken schliessen sich zwei gleichwertige, parallele, regenerierbare Nachklärpfade 67 und 68 an, deren jeder ein Kiesfilter 69 beziehungsweise 71 und ein diesem nachgeschaltetes Aktivkohlefilter 72 beziehungsweise 73 um-fasst. In die Nachklärpfade 67 und 68 wird das Wasser mit Hilfe von Flügelradpumpen 74 und 76 gefördert, die von einem den Wasserstand im Auffangbecken erfassenden Niveauschalter 77 gesteuert sind. Mittels nicht dargestellter Absperrventile und Querverbindungsleitungen können die Flügelradpumpen 74 und 76 so geschaltet werden, dass sie gemeinsam in einen der beiden Nachklärpfade 67 und 68 arbeiten. Es ist auch möglich, nur eine einzige Pumpe vorzusehen, die gleichzeitig in beide Nachklärpfade 67 und 68 oder nur in einen derselben arbeitet.

In den von den Flügelradpumpen 74 und 76 ausgehenden Druckleitungen 75 und 78, die zu den Kiesfiltern 69 und 71 der beiden Nachklärpfade 67 und 68 führen, strömt das Wasser mit hoher Strömungsgeschwindigkeit.

Es ist daher möglich, diese Druckleitungen 75 und 78 mit nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip arbeitenden Luftinjektoren 79 beziehungsweise 81 zu versehen, die zur Sauerstoffanreicherung des vorgeklärten und bestrahlten Abwassers Umgebungsluft ansaugen.

Weiter sind in den Druckleitungen 75 und 78 der beiden Nachklärpfade 67 und 68 Druckwächter 82 und 83 vorgesehen, die bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes des Druckes in den Druckleitungen 87 und 88, der für den Erschöpfungszustand der Nachklärpfade 67 und 68 charakteristisch ist, ein Steuersignal zur Abschaltung des Klärpfades 67 oder 68 und zu seiner Regenerierung abgeben, währenddessen die Nachklärung durch den jeweils anderen Nachklärpfad 68 oder 67 übernommen wird.

In den beiden Nachklärpfaden 67 und 68 werden die in dem Wasser enthaltenen restlichen Feststoffe praktisch quantitativ entfernt. Das aus den beiden Aktivkohlefiltem 72 und 73 austretende Wasser gelangt in eine analog zu der eingangs beschriebenen Sammelleitung 51 ausgebildete Sammelleitung, an die sich eine analog zu der Parallel-UV-Be-strahlungseinrichtung 57, 58 ausgebildete,UV-Bestrahlungseinrichtung mit mindestens zwei einzeln absperrbaren Bestrahlungseinrichtungen 84 und 86 anschliesst. In diesen UV-Bestrahlungseinrichtungen werden in dem geklärten Wasser möglicherweise noch enthaltene restliche Keime quantitativ vernichtet.

Die Ausgangsleitungen 87 und 88 der UV-Bestrahlungs-einrichtungen 84 und 86 münden in einen Rieseldom, in dem das Wasser in feiner Verteilung nach unten fällt, dabei weiteren Sauerstoff aufnehmen kann und in einem Auffangbecken gesammelt wird.

Von hieraus kann das Wasser über eine Ausgangsleitung 91 entweder direkt in ein natürliches Gewässer eingeleitet werden oder in ein eigens angelegtes grosses Vorratsbecken 92. Zur weiteren Sauerstoffanreicherung kann das geklärte und keimfreie Wasser über einen am Ende der Ausgangsleitung 91 angeordneten Düsenstock mit feinen Austrittsöffnungen oberhalb der Wasseroberfläche fächerartig versprüht werden.

Das Wasser hat am Ausgang der Aktivkohlefilter 72 und 73 gerade wegen der neutralisierenden und salz-ausfällenden Wirkung der Kalkmilch eine erstaunlich geringe Wasserhärte und ist sehr klar und geruchsfrei.

Die Gesamtanlage ist im Betrieb sehr sicher und kann mit Hilfe des pH-Wert-Messgerätes 14, das die Kalkzugabe steuert, mittels einer geeigneten Intervallschaltung, die von Zeit zu Zeit die Förderpumpe 38 zum Schlammabsaugen, die Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung 39 und die Filterkammerpresse 43 einschaltet und mit Hilfe des Niveauschalters 77, der die Niveauhöhe des vorgeklärten Wassers er5

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fasst und der Druckwächter 82 und 83, die den Erschöpfungsgrad der Nachklärpfade 67 und 68 erfassen und deren Absperrventile steuern, mit geringem Aufwand vollautomatisch gesteuert werden. Die Anordnung der UV-Bestrah-lungseinrichtungen 57, 58 und 84 und 86 ist so getroffen,

dass aus diesen auch dann, wenn die zugeordneten Absperrventile nicht geschlossen werden, kein Wasser austreten kann, so dass die UV-Bestrahlungsröhren ständig hinreichend gekühlt sind und daher bei einer kurzfristigen Abschaltung der Anlage nicht mit abgeschaltet werden müssen, was für ihre Lebensdauer günstig ist.

Ein Absperren der einzelnen Bestrahlungspfade mittels der vor- und nachgeschalteten Absperrventile 52, 53 und 59, 61 ist im wesentlichen nur zum Auswechseln der Bestrahlungsröhren notwendig, währenddessen die Bestrahlung im jeweils anderen Bestrahlungspaar stattfindet.

Schliesslich ist in Fig. 3 und 4 eine Zerkleinerungsvorrichtung 18 dargestellt, die eine wirksame Zerkleinerung auch sehr fester und verhältnismässig grosser Verunreinigungen ermöglicht.

Über einen Eintrittsstutzen 100 mit einem an die Menge des Abwassers angepassten lichten Durchmesser gelangt das Abwasser in eine Zerkleinerungskammer 96, die von zwei gegensinnig mit einer Umdrehungszahl von etwa 3000 U/ min angetriebenen, parallelen Wellen 97 und 98, durchquert ist, die in der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise angeordnet sind. Zwischen im Bereich der Enden der Wellen angeordneten und fest mit diesen verbundenen Stirnplatten 99 und 101 sind etwa sich über die lichte Weite der Zerkleinerungskammer 96 erstreckende Schlagplatten 102 beziehungsweise 103 frei schwenkbar gelagert, so dass sie sich unter dem Einfluss der durch die rasche Rotation der Wellen 97 und 98 auftretende Fliehkraft in radialer Richtung ausrichten. Wenn die Wellen 97 und 98 mit voller Umdrehungszahl angetrieben sind, ist die Ausrichtung der Schlagplatten 102 und 103 quasi-starr. Der Abstand der Wellen 97 und 98 und die

Breite der Schlagplatten 102 und 103 ist so gewählt, dass sich deren Bewegungsbahnen gerade nicht mehr überkreuzen, so dass in der Mittelebene der Zerkleinerungskammer 96 auch dann noch ein schmaler Spalt vorhanden ist, wenn 5 die einander gegenüberstehenden Schlagplatten 102 und 103 exakt aufeinander zuweisen. Die Seitenwände 104 und 106 der Zerkleinerungskammer 96 verlaufen aussen nur in einem geringen Abstand von der Bewegungsbahn der Stirnkanten 107 beziehungsweise 108 der Schlagplatten 102 beziehungs-io weise 103, wobei der Verlauf der Seitenwände aus fertigungstechnischen Gründen dem Verlauf der im Normalfall kreisförmigen Bewegungsbahn der Stirnkanten 107 und 108 stückweise geradlinig angenähert sein kann. Der durch die Richtungspfeile 111 und 109 angegebene Drehsinn der Wel-15 len 97 und 98 ist so, dass das Abwasser durch die insgesamt als Flügelradpumpe wirkende Zerkleinerungsvorrichtung angesaugt wird. Durch die rasche Drehung der durch die Wellen 97 und 98 und Schlagplatten 102 und 103 gebildeten Schlagräder entsteht in der Zerkleinerungskammer eine 20 sehr starke Turbulenz, die Schlamm- und Schmutzteile aus-einanderreisst. Kompakte Teile, die weniger stark umhergewirbelt werden können, werden gegebenenfalls mehrfach gegen ein siebartig wirkendes Zerkleinerungsgittel 112 am Ausgang der Zerkleinerungskammer geschleudert, bevor sie 25 so weit zerkleinert sind, dass sie dieses Gitter passieren können.

Stromab von der Zerkleinerungskammer 96 folgt eine Beruhigungskammer 113, in der die Turbulenz des Abwassers abklingen kann, so dass es in einem gleichmässigen 30 Strom in das Vorklärbecken 22 eingeleitet werden kann. Die Dosierleitungen 94 und 95 für die erste Kalkmilchzugabe münden unmittelbar rechts und links von den Schlagrädern 97, 102 bzw. 98, 103 in die Zerkleinerungskammer 96, so dass die Kalkmilch in der Zerkleinerungskammer 96 mit 35 verwirbelt wird und sich innig mit dem Abwasser und den in diesem enthaltenen Schmutzteilen vermischen kann.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (11)

637602

1. Verfahren zum Klären von durch wasserlösliche Stoffe und Feststoffe verunreinigten Abwässern, wobei die Trübe einer Klärvorrichtung zugeführt wird, in deren Sumpf sich die Feststoffe und aus der Trübe ausgefällte Stoffe als Klärschlamm absetzen, der von Zeit zu Zeit aus der Klärvorrichtung entnommen und zur weiteren Verarbeitung einer Schlammpresse zugeführt wird, wobei das aus der Klärvorrichtung entnehmbare vorgeklärte Wasser in mindestens einer der Klärvorrichtung nachgeschalteten Filtereinrichtung von restlichen Feststoffen befreit wird,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) stromauf von der Klärvorrichtung wird die Trübe mit Kalkmilch versetzt, die in einer mindestens für die Ausfällung der mit Kalkmilch ausfällbaren, in der Trübe enthaltenen gelösten Stoffe ausreichenden Menge zugegeben wird,

b) vor dem Auspressen des Klärschlammes werden dem Klärschlamm-Wassergemisch pro m3 5 bis 11 kg Kalk oder eine äquivalente Kalkmilchmenge zugesetzt,

c) das in der Schlammpresse ausgepresste, gelösten Kalk enthaltende Filtrat wird stromauf von der Klärvorrichtung wieder in die Trübe eingeleitet,

d) Das von der Klärvorrichtung abströmende, vorgeklärte Wasser wird zur Entkeimung durch eine UV-Bestrah-lungseinrichtung geleitet.

e) Das vorgeklärte und bestrahlte Wasser wird in einem der UV-Bestrahlungseinrichtung nachgeschalteten, regenerierbaren, mikroporösen Filter von restlichen, im wesentlichen unlöslichen, feinkörnigen organischen und/oder anorganischen Schadstoffen befreit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem mikroporösen Filter entströmende geklärte Wasser einer zweiten UV-Bestrahlung unterzogen wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass je nach dem pH-Wert der der Klärvorrichtung zugeleiteten Trübe dieser pro m3 zwischen 100 und 200 g Kalk oder eine hierzu äquivalente Kalkmilchmenge zugemischt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer als Schrägklärer ausgebildeten Klärvorrichtung, einer Pumpeinrichtung zur Förderung des abgesetzten Klärschlammes aus der Klärvorrichtung in eine Schlammpresse und mit einem der Klärvorrichtung nachgeschalteten Kiesfilter und einem dem Kiesfilter nachgeschalteten Aktivkohlefilter,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) stromauf von dem Schrägklärer (23) ist eine mit rascher Verwirbelung der Trübe arbeitende Zerkleinerungsvorrichtung (18) vorgesehen, mit der im Wasser enthaltene kompakte Schmutzteile mindestens so weit zerkleinerbar sind, dass sie im nachgeschalteten Schrägklärer (23) absetzbar sind,

b) es ist eine erste, auf den pH-Wert der Trübe ansprechende Dosiervorrichtung (21, 94, 95) vorgesehen, mit der je nach dem pH-Wert der Trübe in dem Verwirbelungs-bereich der Zerkleinerungsvorrichtung (18) pro m2 Trübe Kalkmilch mit einer äquivalenten Kalkmenge von 100 bis 200 g der Trübe zumischbar sind.

c) es ist eine zweite, zwischen der Schlammförderpumpe (38) und der Schlammpresse (43) in deren Zuführungsleistung (42) mündende Dosiervorrichtung (39, 41) vorgesehen, mittels welcher pro m3 Klärschlamm-Wasser-gemisch mindestens 5 kg Kalk oder eine äquivalente Kalkmilchmenge zumischbar sind,

d) die Schlammpresse ist als Filterkammerpresse (43) ausgebildet, deren Abflussleitung (44) stromauf von der

Zerkleinerungsvorrichtung (18) in den Trübe-Kanal (12) mündet,

e) dem Schrägklärer (23) ist eine UV-Bestrahlungsanlage (57, 58) nachgeschaltet, in der das vorgeklärte Wasser in geringer Schichtdiclce eine in axialer Richtung ausgedehnte Bestrahlungsröhre entlang einer die Röhre im wesentlichen spiralförmig umgebenden Bahn und mit Turbulenz umströmt,

f) stromab von der UV-Bestrahlungsanlage ist ein Auffangbecken (66) vorgesehen, in das die Saugleitung einer durch den Füllstand im Becken gesteuerten Förderpumpeneinrichtung (74, 76) mündet, die das vorgeklärte und bestrahlte Wasser durch den mikroporösen Nachklärpfad (67, 68) treibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf von der ZerkleinerungsVorrichtung (18) eine von einem Ölwächter (16) und/oder dem die Kalkmilchzugabe in der ersten Dosiervorrichtung steuernden pH-Wert-Messgerät (14) gesteuerte Umlenkeinrichtung (19) vorgesehen ist, mit der die Trübe in ein Vorratsbecken umlenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem mikroporösen Aktivkohlefilter (72, 73) eine zweite UV-Bestrahlungseinrichtung (84, 86) nachgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei miteinander parallel geschaltete, einzeln absperrbare Kiesfilter-Aktivkohlefilter-Pfade (67 und 68) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf von dem Kiesfilter (69, 71) in dessen Zuführungsleitung jeweils ein Druckwächter (82, 83) vorgesehen ist, der den Nachklärpflad (67 oder 68) bei Überschreiten eines bestimmten, für die Erschöpfung des Nach-klärpfades (67 beziehungsweise 68) charakteristischen Druckwertes ein Ventil zum Absperren dieses Nachklärpfades (67 oder 68) betätigt und ein Signal zur Einleitung des Regeneriervorganges dieses Nachklärpfades erzeugt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die stromab von dem Schrägklärer (23) angeordnete UV-Bestrahlungseinrichtung (57, 58) und/oder die dem oder den Filterpfad(en) (67, 68) nachgeschaltete UV-Bestrahlungseinrichtung (84, 86) parallele Bestrahlungspfade (57 und 58 beziehungsweise 84 und 86) umfasst, die über einen gemeinsamen Verteilkopf (51) mit einzeln absperrbaren Ausgängen (54, 56) gespeist sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Förderpumpeneinrichtung (74, 76) zu dem Kiesfilter (69 beziehungsweise 71) führende Druckleitung (75 beziehungsweise 78) mit einem nach dem Wasserstrahl-Pumpenprinzip arbeitenden Luftinjektor (79 beziehungsweise 81) zur Sauerstoffanreicherung versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-10, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Nachklärpfaden (67 und 68) ein Sprühdom (89) nachgeschaltet ist, mit an einer zentralen Druckleitung und/oder im Bereich der Innenwand angeordneten Sprühdüsen zur feinen Zerstäubung des Wassers und mit einem im unteren Teil des Sprühdoms (89) angeordneten Sammelbecken, an das die Ausgangsleitung (91) angeschlossen ist.