DD274143A3

DD274143A3 - DEVICE FOR THE MULTIPLE SWITCHING OF WATER-AIR MIXTURES IN DEEP-BUCKET CONTROL UNITS WITH UPPER CHUTE EXPANSION

Info

Publication number: DD274143A3
Application number: DD87307841A
Authority: DD
Inventors: Eduard Tscheu; Rudolf Randolf; Dieter Schmitz; Peter Krahn; Volker Hettler; Erich Wilinski
Original assignee: Verkehrs & Tiefbau Kom
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrfachen Umwaelzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Tiefschachtklaeranlagen mit oberer Schachterweiterung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand eine hohe Ausnutzung des Luftsauerstoffes durch eine hohe Turbulenz im Reaktionsraum zu erreichen. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass die Schachtwand innerhalb der oberen Schachterweiterung hinaufgefuehrt ist und ein bis nahe der Schachtsohle reichendes Leitrohr enthaelt, das von gekruemmten Abgaengen des Abstroemrohres durchdrungen ist und dass in der oberen Schachterweiterung eine Tauchwand, eine Abwurfrinne fuer flotierten Schlamm und ein Schlammabsetzraum enthalten sind. Das mit Luft vermischte Abwasser wird durch das Abstroemrohr und die gekruemmten Abgaenge in den Ringraum zwischen Schachtwandung und Leitrohr gelenkt, stroemt auf und wird am oberen Rand des Leitrohres in einen abwaerts und einen aufwaerts gerichteten Teilstrom aufgeteilt. Fig. 1The invention relates to a device for multiple circulation of sewage-air mixtures in Tiefschachtklaeranlagen with upper chute extension. The aim of the invention is to achieve a high utilization of the atmospheric oxygen by high turbulence in the reaction space with little effort. The features of the invention are that the shaft wall is led up within the upper shaft extension and containing a close to the shaft bottom guide tube, which is penetrated by curved Abgaengen the Abstroemrohres and that in the upper chute extension a baffle, a discharge channel for floated mud and a Mud settling room are included. The mixed with air wastewater is directed through the Abstroemrohr and the curved Abgaenge in the annular space between the shaft wall and the guide tube, flows up and is divided at the top of the guide tube in a down and an upward partial flow. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrfachen Umwälzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Tiefschachtkläranlagen, bevorzugt bei dor biologischen Abwasserbehandlung kommunaler und industrieller Abwässer für kleine und mittlere Abwasserbehandlungsanlagen.The invention relates to a device for multiple circulation of waste water-air mixtures in deep well sewage treatment plants, preferably in dor biological wastewater treatment of municipal and industrial wastewater for small and medium-sized wastewater treatment plants.

Characteristic of the known technical solutions

Das Bestreben, den Flächenbedarf für Abwasserbehandlungsanlagen einzuschränken und den zur biologischen Reinigung der Abwässer erforderlichen Energiebedarf für die Sauerstoffbereitstellung zu senken, hat in den letzten Jahren zu Entwicklungen geführt, die unter dem Namen Deep-Shaft-System (Tiefsch&chtverfahren) bekanntgeworden sind (DD 129132, GB 2017073, GB 2071633, US 4287070). Nach diesen Vorrichtungen bzw. Verfahren werden die biologischen Reaktionsräume durch tiefe Schächte gebildet, die aus einem Innenrohr (Abströmer) und dem umgebenen Schacht bestehen.The endeavor to limit the area required for wastewater treatment plants and to reduce the energy required for the biological treatment of wastewater oxygen supply, has led in recent years to developments that have become known under the name Deep Shaft System (Tiefsch ch chtverfahren) (DD 129132, GB 2017073, GB 2071633, US 4287070). According to these devices and methods, the biological reaction chambers are formed by deep shafts, which consist of an inner tube (Abströmer) and the surrounding shaft.

In den Abströmer wird das Abwasser eingeleitet. Zunächst wird bis zur Entstehung einer erforderlichen Umlaufgeschwindigkeit von i-2m -s~' mittels eines Kompressors Luft in den Aufströmer eingetragen.In the Abströmer the wastewater is introduced. First, air is introduced into the riser by means of a compressor until a required circulation speed of i-2m-s ~ 'is established.

Danach erfolgt die Abschaltung der Startluft und die Lufteingabe erfolgt in den Abströmer. Die Luftblasen werden infolge der Wassergeschwindigkeit mit in die Tiefe gerissen, wobei ein Anteil des Luftsauerstoffes in Lösung geht. Mit dem Übergang des Wasser-Luft-Gemisches in den Aufströmer treten überschüssige Gase wieder aus dem Abwasser aus und bewirken als Luftblasen einen Auftrieb. Der Sauerstoff wird für die Atmungsprozesse der Mikroorganismen genutzt. Das mit dem Belebtschlamm gebildete Flotat wird teilweise in den Kreislauf des Tiefschachtes zurückgeführt, während ein dem Abwasserfluß sowie dem Rücklau^fschlamm entsprechender Teilstrom aus dem System abgeleitet und einer Nachbehandlung zugeführt wird. Nach einer weiteren bekannten Lösung wird der Eintrag der Luft in das System durch Kreislaufförderung einer Abwasserteilmenge mit einer Pumpe und Ansaugen atmosphärischer Luft in einer Düse bewirkt. Das mit Luft versetzte Abwasser wird innerhalb eines Abströmers bis zum Srhachtboden hinabgeführt, wo es in den Aufströmer übertritt und wieder der Oberfläche des Systems zuströmt. Der obere Teil des Schachtes ist erweitert und dient der Vergrößerung des gesamten Aktionsvolumens. Schließlich ist noch eine Einrichtung bekannt, bei der dem Aufströmer ein Teilvolumenstrom entnommen, über einen Entgasungsbehälter einer Pumpe zugeführt und über einen Zusatzfallschenkel in relativ großer Tiefe in den Abströmer eingeleitet wird, wobei die Luftzugabe entsprechend den geforderten Umsetzungsprozessen mit Hilfe einer Luftverdichteranlage in den Fallschenkel erfolgt.Thereafter, the shutdown of the starting air and the air input takes place in the Abströmer. The air bubbles are torn as a result of the water velocity with the depth, with a portion of the atmospheric oxygen goes into solution. With the transition of the water-air mixture in the Aufströmer excess gases emerge again from the wastewater and cause air bubbles as a buoyancy. The oxygen is used for the respiratory processes of microorganisms. The flotate formed with the activated sludge is partially returned to the circuit of the deep well, while a wastewater flow and the return sludge ^f corresponding sub-stream is derived from the system and fed to a post-treatment. According to another known solution, the entry of the air into the system is effected by circulation promotion of a wastewater fraction with a pump and suction of atmospheric air in a nozzle. The aerated wastewater is routed down to the sump floor within an outflow where it passes into the siphon and back to the surface of the system. The upper part of the shaft is widened and enlarges the entire action volume. Finally, a device is known in which the riser is taken from a partial flow, fed via a degassing a pump and is introduced via a Zusatzfallschenkel at a relatively large depth in the Abströmer, wherein the addition of air takes place according to the required conversion processes using an air compressor system in the case leg ,

Bei allen genannten Lösungen entsprechen die abwärts und aufwärts gerichteten Flüssigkoitsströme einander, wobei die zur Gewährleistung einer guten Turbulenz notwendige Beschleunigung des Förderstromes noch große Energieaufwendungen ei fordert. Die Möglichkeiten zur Kombination des hohen Sauerstoff eintrages mit einer hohen Turbulenzerzeugung werden nicht oder nur unvollständig genutzt.In all these solutions, the downward and upward Flüssigkoitsströme correspond to each other, the time required to ensure good turbulence acceleration of the flow still requires large amounts of energy ei. The possibilities for combining the high oxygen input with a high turbulence generation are not or only partially used.

Die auf Preßlufteintrag beruhenden technischen Lösungen benötigen eine Luftbereitstellung mittels Kompressoren. Neben der Störungsempfindlichkeit von Kompressoren besitzen diese Verfahren den Nachteil, daß sie Maßnahmen gegen Lärm- und Ölemissionen und einen hohen Wartungsaufwand erfordern.The technology based on Preßlufteintrag require air supply by means of compressors. In addition to the interference sensitivity of compressors, these methods have the disadvantage that they require measures against noise and oil emissions and high maintenance.

Sofern die Luft mittels Düse eingetragen wird, müssen die Förderströme des Wassers groß sein, um einerseits die erforderliche Luftmenge mit einzubringen und um andererseits die erforderliche Turbulenz zu erzeugen.If the air is introduced through the nozzle, the flow rates of the water must be large, on the one hand to bring in the required amount of air and on the other hand to generate the required turbulence.

Die Kombination der Lufteinpressung in einen Fallschenkel mit der zusätzlichen erforderlichen Pumpenförderung berücksichtigt nur ungenügend die für die Umsetzungsprozesse erforderliche Turbulenz und ist wegen des Einsatzes mehrerer ^% unterschiedlicher Förderaggregate und der zusätzlichen Entgasung betriebs- und herstellungstechnisch aufwendig.The combination of the Lufteinpressung in a case leg with the additional pump delivery required takes insufficient account of the turbulence required for the implementation processes and is because of the use of several ^% different delivery units and the additional degassing operation and manufacturing technically complex.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und mit geringstmöglichem energetischem und ausrüstungstechnischen Aufwand eine große Ausnutzung des in der Luft enthaltenen Sauerstoffes und eine hohe Turbulenz im Reaktionsraum sowie die Abscheidung von Flotat und Überschußschlamm und damit eine intensive betriebstechnische Verfahrensführung und eine günstige Abwasserreinigung zu erreichen.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and with the lowest possible energy and equipment expense a large utilization of oxygen contained in the air and high turbulence in the reaction chamber and the deposition of flotate and excess sludge and thus an intensive operational process management and a favorable wastewater treatment to reach.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, wobei durch eine bestimmte Anordnung von Teilen und deren effektives Zusammenwirken eine Abwasserzirkulation durchgeführt wird, die eine wirtschaftliche biologische Reinigung ermöglicht. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß der Schacht innerhalb der oberen Schachterweiterung bis zu einer vorbestimmten Höhe hinaufgeführt ist, ein Leitrohr eingebaut ist, das parallel zu einem Abströmer verläuft, das Leitrohr nahe der Schachtsohle und oben unterhalb des hinaufgeführten Schachtteiles endet. Das Abströmrohr weist an seinem unteren Ende zwei oder mehrere gekrümmte Abgänge auf, die das Leitrohr durchdringen und mit ihren Mündungen nach oben gerichtet sind. In die obere Schachterweiterung ist eine der Form der Schachterweiterung angepaßte Tauchwand mit Abwurfrinne eingebaut. Die Tauchwand weist eine flachgeneigte glatte Abdeckung auf. Zwischen der Wandung der Schachterweiterung und dem hinaufgeführten Schachtteil wird ein Absetzraum für Schlamm mit bekannten Vorrichtungen zur Schlammentnahme gebildet. Das Abströmrohr kann innerhalb und auch außerhalb des Leitrohres angeordnet sein.The invention has for its object to develop a device, wherein a wastewater circulation is performed by a specific arrangement of parts and their effective interaction, which allows an economical biological purification. The features of the invention are that the shaft is led up within the upper chute extension to a predetermined height, a guide tube is installed, which runs parallel to a Abströmer, the guide tube ends near the shaft bottom and above below the upwardly guided shaft part. The outflow tube has at its lower end two or more curved outlets, which penetrate the guide tube and are directed with their mouths upwards. In the upper chute extension of the shape of the chute extension adapted baffle with discharge channel is installed. The baffle has a flat-inclined smooth cover. Between the wall of the shaft extension and the raised shaft part, a sludge settling space is formed with known sludge removal devices. The outflow tube can be arranged inside and also outside of the guide tube.

Die Abwasserzirkulation wird in der Art durchgeführt, daß mit Luft vermischtes Abwasser durch das Abströmrohr in den mit Abwasser gefüllten Schacht gepumpt wird, daß durch die gekrümmten Abgänge eine Umleitung nach oben erfolgt und im Schacht durch das Leitrohr voneinander abgegrenzte Strömungen erzeugt werden. Das aufströmende Abwasser-Luft-Gemisch wird am oberen Rand des Leitrohres aufgeteilt, wobei ein geringerer Teilstrom in die obere Schachterweiterung gefördert und ein größerer Teilstrom wieder abwärts gerichtet umgelenkt wird. Diese Vorgänge laufen kontinuierlich ab und bewirken eine mehrfache Umwälzung des im Schacht befindlichen Abwasser-Luft-Gemisches. Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The wastewater circulation is carried out in such a way that mixed with air wastewater is pumped through the discharge pipe into the waste-filled shaft, that by the curved outlets a diversion upwards and in the shaft through the guide tube separated flows are generated. The upflowing wastewater-air mixture is divided at the top of the guide tube, with a smaller partial flow promoted in the upper chute extension and a larger partial flow is directed downwards again. These processes are continuous and cause a multiple circulation of the wastewater-air mixture in the shaft. The invention will be explained in more detail in an embodiment.

embodiment

Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur mehrfachen Umwälzung von Abwasser-Luft-Gemischen in Schachtkläranlagen, wobei das Abströmrohr 10 im Leitrohr 13 angeordnet ist.The accompanying drawing shows an inventive device for multiple circulation of sewage-air mixtures in sewage treatment plants, wherein the outflow pipe 10 is arranged in the guide tube 13.

Die Entnahmeleitung 1 für den Abwasserteilstrom zur Kreislaufförderung führt aus der oberen Schachtel .veiterung 2 hinaus zur Abwasserpumpe 3, an die die zunächst noch oben und dann zur Mitte des Schachtbauwerkes geführte Förderleitung 4 angeschlossen ist. Senkrecht nach unten gerichtet und mit dem Krümmer 5 der Förderleitung 4 fest verbunden ist eine Düse 6 zum Ansaugen der Luft am Lufteintritt 7. Die Düse 6 ist mit einem Diffusor 8 und einem zur Regelung der Luftaufnahme verstellbaren Luftansaugrohr 9 ausgestattet. Der Diffusor 8 ist an das Abströmrohr 10 gekoppelt, das in einer Tiefe zwischen 10 und 20 m eine Reduzierung 11 und an seinem Ende in maximal 30 m Tiefe zwei oder mehrere gekrümmte Abgänge 12 aufweist, die das Leitrohr 13 durchdringen und nach oben gerichtet in den Ringraum 14 zwischen Schachtwand 15 und dem Leitrohr 13 münden. Am Abströmrohr 10 ist örtlich zwischen dem oberen Schachtrand 17 und Leitrohr 13 ein haubenartiges Leitblech 26 angeordnet, wobei zwischen Leitblech 28 und Abströmrohr 10, sowie zwischen Leitblech 28 und Schachtwand 1 δ je ein Ringspalt vorhanden ist. Der Ringspalt an der Schachtwand 15 ermöglicht ein Durchströmen eines Teils des Abwasser-Luft-Gemisches in die obere Schachtorweiterung 2. Das Leitrohr 13 endet in einem Abstand von 1-2 m über der Schachtsohle 18. Der hinaufgeführte Schachtteil 17 tagt in die obere Schachterweiterung um ¹A bis Va deren Höhe hinein; zwischen beiden wird ein Absetzraum 24 für Belebtschlamm gebildet, zu dessen Abtransport die Schlammentnahmeleitung 27 installiert ist. Die Einrichtung besitzt ferner eine Zuführungsleitung 25 für das zu reinigende und einen Abzug 26 für das gereinigte Abwasser. Weiterhin befinden sich in der oberen Schachterweiterung 2 eine Tauchwand 20, die in der Draufsicht eine vorzugsweise runde Form hat, aber auch der Form der Schachterweiterung 2 (z. B. η-eckig) angepaßt sein kann. Am oberen Rand der Tauchwand 20 ist eine flachgeneigte glatte Abdeckung 22 für das Aufglei'.en flotierenden Schlamms und darunter eine Abwurfrinne 23 angeordnet.The removal line 1 for the wastewater partial flow for circulation promotion leads from the upper box expansion 2 addition to the wastewater pump 3, to which the initially guided above and then to the center of the shaft construction conveyor line 4 is connected. Directed vertically downward and fixedly connected to the manifold 5 of the delivery line 4 is a nozzle 6 for sucking the air at the air inlet 7. The nozzle 6 is equipped with a diffuser 8 and an adjustable air intake pipe 9 for regulating the air intake. The diffuser 8 is coupled to the outlet pipe 10, which has a reduction 11 at a depth of between 10 and 20 m and at its end a maximum depth of 30 m, two or more curved outlets 12 which penetrate the guide tube 13 and directed upward in the Annulus 14 between shaft wall 15 and the guide tube 13 open. At the discharge pipe 10, a hood-like baffle 26 is disposed locally between the upper edge of the shaft 17 and the guide tube 13, wherein between baffle 28 and outflow pipe 10, and between baffle 28 and shaft wall 1 δ each an annular gap is present. The annular gap on the shaft wall 15 allows a flow of a portion of the sewage-air mixture into the upper Schachtorweiterung 2. The guide tube 13 terminates at a distance of 1-2 m above the shaft bottom 18. The upwardly guided shaft part 17 in the upper chute extension to ¹ A to Va their height; between both a settling space 24 is formed for activated sludge, for its removal, the sludge receiving line 27 is installed. The device also has a supply line 25 for the cleaned and a deduction 26 for the treated wastewater. Furthermore, located in the upper chute extension 2 a baffle 20, which has a preferably round shape in plan view, but also the shape of the chute extension 2 (eg., Η-square) can be adapted. At the upper edge of the baffle 20 is a flat-inclined smooth cover 22 for the Aufglei'.en floating mud and including a discharge channel 23 is arranged.

Durch die langen Kontaktphasen bei gleichzeitiger Druck- und Grenzflächenänderung, die hohe Turbulenz und Verwirbelung wird die Saijerstoffnutzung erheblich verbessert. Es bilden sich vornehmlich kleine Schlammflocken, deren Mikroorganismen der Sauerstoff unmittelbar zugänglich ist.Due to the long contact phases with simultaneous pressure and interface changes, the high turbulence and turbulence, the use of hazardous substances is significantly improved. It is mainly small mud flakes whose microorganisms are directly accessible to oxygen.

Der von der Pumpe 3 geförderte Abwasserteilstrom wird in der Düse 6 mit Luft versetzt und strömt durch das Abströmrohr 10, die Abgänge 12 in den Ringraum 14. Infolge des Auftriebes der Luftblasen unc' der Umlenkung des Abwasser-Luft-Gemisches nach oben entsteht eine Aufwärtssirömung im Ringraum 14, die eineOruckminderung im unteren Bereich des Schachtes 16 erzeugt, in deren Folge aus dem innerhalb der oberen Schachterweiterung 2 hochgeführten Schachtteil 17 durch das Leitrohr 13 Abwasser bis zur Schachtsohle 18 und dann in den Ringraum 14 nachfließt, und zwar in einer Menge, die dem Mehrfachen der Kreislaufförderung durch die Pumpe 3 entspricht.The pumped from the pump 3 wastewater partial flow is mixed in the nozzle 6 with air and flows through the outlet pipe 10, the outlets 12 into the annular space 14. Due to the buoyancy of the air bubbles unc 'the deflection of the waste water-air mixture upwards creates an upward flow in the annular space 14, which generates a pressure reduction in the lower region of the shaft 16, as a result of which flows from the raised inside the upper chute extension 2 shaft part 17 through the guide tube 13 wastewater to the shaft bottom 18 and then into the annulus 14, in an amount which corresponds to the multiple of the circulation promotion by the pump 3.

Bei der Passage des aufsteigenden Abwasser-Luft-Gemisches wird am oberen Rand 19 des Leitrohres 13 im hinaufgeführten Schachtteil 17 infolge der hohen Geschwindigkeit im Leitrohr 13 der über die Kreislauffördermenge hinausgehende Förderanteii einschließlich des in ihm enthaltenen Luftanteils von der Abwärtsströmung erneut mitgerissen, wodurch im gesamten Schachtbereich eine hohe Turbulenz erzeugt und der Luftsauerstoff günstig genutzt wird. Nach Einstellung eines Strömungsgleichgewichtes tritt der mit der Kreislaufförderung durch die Abwasserpumpe 3 eingetragene Förderstrom '* einschließlich dem zugehörigen Luftanteil aus dem innerhalb der oberen Schachterweiterung 2 hinaufgeführten Schachtteil 17 aus und erzeugt innerhalb der Tauchwand 20 eine radial nach außen gerichtete Strömungswalze. An der Oberfläche ist die Strömung so groß, daß sie den floüerten Schlamm 21 über die flachgeneigte glatte Abdeckung 22 hinweg in die Abwurfrinne 23 schiebt. Der im Absstzreum 24 angesammelte Belobtschlamm kann als Überschußschlamm aus dem Sys^m abgegeben cder als Rücklaufschlamm erneut in die Reinigungsprozesse einbezogen werden.In the passage of the rising sewage-air mixture is carried along at the upper edge 19 of the guide tube 13 in the upwardly guided shaft part 17 due to the high speed in the guide tube 13 beyond the Kreislauffördermenge Förderanteii including the air content contained in it from the downward flow again, causing the entire Schachtbereich generates a high turbulence and the atmospheric oxygen is used favorably. After setting a flow equilibrium enters the registered with the circulation promotion by the sewage pump 3 flow * including the associated air content from the upwardly guided inside the shaft extension 2 shaft part 17 and generated within the baffle 20, a radially outwardly directed flow roll. On the surface, the flow is so great that it pushes the floated sludge 21 over the flat-inclined smooth cover 22 into the discharge channel 23. The sludge accumulated in the slump 24 can be discharged from the system as excess sludge, or recycled as sludge in the purification process.

Claims

1. A device for multiple circulation of sewage-air mixtures in sewage treatment plants with upper chute extension, characterized in that the shaft wall (15) is led up within the upper chute extension (2), parallel to the discharge pipe (10) has a guide tube (13) is installed , which ends near the shaft bottom (18) and above below the upwardly guided shaft part (17), the discharge pipe (10) at its lower end two or more curved outlets (12) which penetrate the guide tube (13) and with their mouths behind directed above, that in the upper chute extension (2) adapted to the shape of the chute extension (2) baffle (20) with discharge channel (23) is installed and the baffle (20) has a flat inclined smooth cover (22) and that further between the wall of the shaft extension (2) and the upwardly guided shaft part (17) a sludge settling space (24) is formed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the outflow pipe (10) outside the guide tube (13) is arranged and a curved outlet (12) in the guide tube (13) opens.