DD277066A1 - Tropfkoerper zur biologischen behandlung von abwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tropfkoerper zur biologischen Reinigung von Abwasser. Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Reinigungsleistung eines biologischen Tropfkoerpers. Sie wird in Klaeranlagen, die der Behandlung von kommunalen und industriellen Abwaessern dienen, in der Hauptreinigungsstufe angewendet. Der Tropfkoerper ist in eine obere und eine untere Zone gegliedert. Die als Deckschicht dienende obere Zone enthaelt ein Tropfkoerperfuellgut, dass mit einer gegenueber dem Fuellgut der unteren Zone bis zu 1 000 Prozent groesseren Oberflaeche ausgestattet ist. Die Deckschicht weist eine Schichthoehe auf, die 15 bis 110 der Schichthoehe der unteren Zone betraegt. Die groessere Oberflaeche im Fuellgut der Deckschicht kommt bei gleichbleibender Korngroesse durch eine groessere Rauhigkeit und Porositaet des Fuellgutes der Deckschicht zustande. Die groessere Fuellgutoberflaeche bewirkt unmittelbar eine groessere Bewuchsflaeche fuer die Biomasse, die durch ihre Adsorptionswirkung die Reinigungsleistung unterhaelt. Einem hoeheren Biomasseanteil im Tropfkoerper entspricht eine bessere Reinigungswirkung.

Description

A. nwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Reinigung häuslicher und industrieller Abwässer in biologischen Kläranlagen, wobei die Reinigung in einem Tropfkörper erfolgt, der vorwiegend unter aeroben, aber auch unter anaeroben Bedingungen für die das Tropfkörperfüllgut besiedelnden Organismen betrieben wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die zur Reinigung organisch belasteter Abwasser eingesetzten Tropfkörper bestehen aus einem behälterartigeri Bauwerk und einem Füllgut, das vom Abwasser durchrieselt wird. Der Reinigungseffekt beruht auf der Adsorptionswirkung der Biomasse, die dem Füllgut anhaftet. Tropfkörper können mit schwacher und hoher Belastung betrieben werden, wobei der Schwachlast-Tropfkörper die höhere Reingungsleistung erbringt.

In der Abwassertechnik gilt es als Regel, daß Tropfkörperfüllgut gleichartig und homogen beschaffen sein soll. Weitere physikalische Anforderungen sind (TGL S2-028/01): das Füllgut soll fest, formbeständig und abriebfest sein. Korngrößen von 50 bis 100 mm und eine möglichst grobe und rauhe, poröse Oberfläche aufweisen, geringe Wichte und kubische Kornform besitzen; weiter soll die Schüttung über die gesamte Tropfkörperhöhe einheitlich sein und keine Schichten aufweisen. Fast alle dieser Anforderungen sind auf die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit beim Betrieb und Bau von Tropfkörpern ausgerichtet und bedürfen keiner besonderen Baugründung. Die Forderung nach einer einheitlichen Schüttung über die gesamte Tropfkörperhöhe ist jedoch nicht so evident und bedarf einer näheren Betrachtung.

Es gab in 'ler Vergangenheit Vorschläge, durch eine Deckschicht aus feinkörnigem Material die tropfenartige Verteilung des Abwasser, ohne weitere Vorrichtungen zu bewirken (s. Dauber, Leitfaden für die Abwasserreinigungsfrage, München 1954). Weil sich die Dauber'sehe Deckschicht infolge Verstopfung nicht gewährt hat, entstand die Forerung nach einem schichtenfreien Aufbau des Tropfkörperfüllgutes.

Andererseits ist in der Wassertechnik bekannt, daß oie ιr· Her Trinkwasseraufbereitung verwendeten Langsam-Sandfiller ihre Hauptreinigungswirkung dadurch entfalten, daß sich in den oberen Schichten des Filters um die Sandkörper eine Filterhaut bildet, die eine außerordentlich gute biologische Wirkung hervorruf' (Kittner/Starke/Wiesel, Wasserversorgung, Berlin 1964). Auch ist bekannt, daß die bewachsene Oberfläche oder Benetzungsiläche im Tropfkörper von der Korngröße des Füllgutes abhängt; so entspricht die halbe Korngröße der doppelten Oberfläche (K. Imhoff, Taschenbuch der Stadtentwässerung, 25. Aufl., München Wien, 1979). Bei feinerem Korn nimmt jedoch der Hohlraum zwischen den Füllgutkörpern beträchtlich ab, so daß Verstopfungsgefahr besteht. Das legt den Schluß nahe, daß die Vergrößerung der Kornoberfläche nicht durch Verringerung des Korndurchmessers, sondern durch Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit (Rauhigkeit, Porosität) zu erfolgen hat. Danach darf der Tropfkörper zwar nicht Schichten unterschiedlicher Korngröße, kann aber durchaus Schichten unterschiedlicher Oberflächengröße enthalten. Da eine geringe Oberfläche des Füllgutes nachteilig für die Adsorptionsleistung im Tropfkörper ist, stellt die Oberflächenvergrößerung beim Füllgut eine Maßnahme zur Leistungssteigerung dar.

In der Literatur wird auch darauf I.ingowiesen, daß - in Abkehr von der Forderung nach schichtenfreiem Aufbau des Füllgutes auch Tropfkörper mit einem größei .""n Korndurchmesser des Füllgutes im Boden- oder im ⁿ berflächenbereich errichtet worden sind (K.Imhoff, a.a.O.). Damit wird zwar das Porenvolumen vergrößert, nacht·, 'lig ist aber die mit wachsender Korngröße verbundene Oberflächenverkleinerung und damit die Verringerung der Adsorptionsleistung des Tropfkörpers.

Gewisse Tropfkörperfüllgüter besitzen eine natürliche rauhe und poröse Oberfläche, wie Lavatuff, Koks, Ofenschlacke u. a. Es ist aber auch bekannt, daß sich die Oberfläche eines Füllgutes künstlich vergrößern läßt. So beschreibt DR-PS 163505 vom 11.2.1903 bereits die Herstellung von Füllmaterial für Filterbetten zur Abwasserreinigung dadurch, daß ein inertes Kernmaterial unter Verwendung <ron Bindemitteln mit einem Überzug aus wirksamen Material versehen wird.

Ziel der Erfindung

Die Erfii lOii.ig verfolgt das Ziel, dio Reinigungsleistung in einem Tropfkörper zur biologischen Abwasserbehandlung zu erhöhen. Damit wird ohne zusätzlichen Aufwand die Bolastung der Gewässer mit organischen Schmutzstoffen vermindert und ein meßbarer Beitrag zur Reinhaltung der Gewässer geleistet. Ein weiteres angestrebtes Ziel ist die Senkung der spezifischen Reinigungskosten sowie die Verkleinerung des Tropfkörpervolumens und damit verbunden, die Verringerung des Bauaufwandes.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Oberfläche des Füllgutes für biologische Tropfkörper in einer abgegrenzten Zone des Tropfkörpers zu vergrößern und damit die von der dem Füllgut anhaftenden Biomasse ausgehende Adsorptionswirkung zu verbessern. Zu vermeiden sind dabei die Nachteile, ohne von einer Vergrößerung der Füllgutoberfläche lediglich durch Verkleinerung der Korngröße des Füllgutes auszugehen, die zu einer Verringerung des Porenvolumens zwischen den Füllgutkörpern und damit zum Sauerstoffdefizit und zur Verstopfungsgefahr führen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem in eine obere und eine untere Zone gegliederten Tropfkörper in der als Deckschicht fungierenden oberen Zone ein Füllgui mit einer vergrößerten Oberfläche eingesetzt wird. Dieses in der Deckschicht verwendete Füllgut weist erfindungsgemäß eine gegenüber dem in der unteren Tropfkörperzone eingesetzten Füllgut um bis zu 1000% vergrößerte Oberfläche auf.

Das Volumenverhältnis zwischen der oberen und der unteren Zone des Tropfkörpers wird erfindungsgemäß so definiert, daß die obere Zone eine Schichthöhe aufweist, die Vsbis Viο der Schichthöhe der unteren Zone beträgt. Durch diese Variabilität in der Stärke der Deckschicht wird den unterschiedlichen Schmutzkonzentrationen im Abwasser, der Höhe des Tropfkörpers und den möglichen Modifikationen in der Betriebsführung der Tropfkörper-Kläranlage Rechnung getragen. Eine größere Mächtigkeit der Deckschicht empfiehlt sich bei stärker schmutzbelastetem Abwasser und/oder bei größerer Körperhöhe sowie beim Schwachlast-Tropfkörper.

Die Korngröße des in der Deckschicht eingesetzten Füllgutes mit großer Oberfläche ist nicht kleiner als die des Füllgutes in der unteren Tropfkörperzone. Sie wird durch eine höhere Rauhigkeit und Porosität erreicht. Die große Oberfläche des Füllgutes der Deckschicht bietet eine größere Bewuchsfläche für die Biomasse im Tropfkörper und somit eine Erhöhung der Reinigungsleistung.

Ausführungsbeispiel

Die Realisierung der Erfindung wird an zwei Beispiellösungen für das im Tropfkörper einzusetzende Füllgut unterschiedlicher Oberflächengröße beschrieben.

Im ersten Beispiel wird für die Deckschicht Lavafilterschlacke und für die untere Tropfkörperzone Hartgesteinscho'.ter eingesetzt.

Lavafilterschlacke als Gestein vulkanischen Ursprungs weist eine starke poröse Oberfläche auf (Lavatuff). Die unregelmäßige Außenstruktur und das sci.'vammartige Porensystem ergeben eine große aktive Oberfläche.

Als Hartgesteinschotter in der unteren Zone wird ein Schotter von sauren Magmatien, besonders von Granit und Quarzporphyr, eingesetzt, der einen sehr niedrigen Preis besitzt.

Das zweite Beispiel stellt einen Tropfkörper dar, der ein Füllgut aus Altgummiteilen.aufweist. In der Deckschicht wird ein Füllgut verwendet, das sich aus einem Füllgutkern, der ein Altreifenteilstück ist, und aus den über ein Haftmittel aufgeklebten zusätzlichen Bewuchsträger aus Gummigranulat zusammengesetzt. Gummigranulat in der Korngröße 0 bis 10mm auf einem Aitreifenteilstück beispielsweise in den Abmessungen von 80 χ 80 x 25mm aufgeklebt vergrößert die Oberfläche bis auf das 1 COOfache. Das Füllgut der unteren Tropfkörperzone besteht aus den gleichen Altreifenteilstücken, die das Ausgangsmaterial für die Füllgutkeme dos in der Deckschicht eingesetzten Verbund-Füllgutes bilden.

lii beiden Beispielen besitzt die Deckschicht eine wesentlich größere Füllgut-Oberfläche als die untere Tropfkörpeizone. Damit wi>'d die Aufwuchsflä jhe für die Biomasse größer und ihre Adsorptionsleistung und damit der Reinigungseffekt erhöht.

Andererseits ist auch eine Verkleinerung der Tropfkörperhöhe denkbar, wodurch der Bau- und Betriebsaufwand sinkt.

Wenn davon auszugehen ist, daß auch beim ungeschichteten Tropfkörper in der oberflächennahen Zone, die gui mit Nährstoffen aus dem Abwasser versorgt und die gut belüftet ist, die Aktivität der Biomasse und damit die Reinigungsleistung prozentual höher als in den unteren Tropfkörperzonen ist, so wird dieser Effekt noch spürbar durch die erfindungsgemäß eingeführte Deckschicht mit vergrößerter Füllgut-Oberfläche gesteigert. Ein weiterer Vorteil der Anwendung der hochaktiven Deckschicht boim Tropfkörperverfahren besteht darin, daß für die untere Zone ein sehr billiges Füllgut verwendet werden kann.

Claims (2)

1. Tropfkörper zur biologischen Reinigung von Abwasser, die in eine obere Zone und eine untere Zone gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Zone als Deckschicht ein Tropfkörperfüllgut mit einer gegenüber dem Füllgut der unteren Zone bis zu 1000% vergrößerten Oberfläche bei gleicher Korngröße enthält.

2. Tropfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine Schichthöhe aufweist, die Vs bis Vio der Schichthöhe der unteren Zone beträgt.