DE10001181A1 - Verfahren und Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem BelebtschlammverfahrenInfo
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- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
Abstract
Verfahren und Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem Bio-P-Becken 1 mit oder ohne Räumer 2 und einer Baueinheit mit Belüftungsteil und Denitrifikationsteil, Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und Belebtschlammentfernung in einem Becken und ggf. einem Nachklärbecken, wobei ein annähernd gleich großer Volumenstrom an Abwasser-Schlammgemisch aus dem Zuflussverteiler 3 in oder nahe mindestens einer Durchflussöffnung 13 nahe der Trennwand 14 und/oder der Beckensohle 15 in den Belüftungsteil 5 und den Denitrifikationsteil 4 strömt und im Belüftungsteil 5 die Belüftungsdauer bis 90 min erfolgt, wobei im Sedimentationsteil 4 gleichzeitig Sedimentation und Denitrifikation erfolgt und nach 30 min Klarwasser über den Klarwasserabzug 6 bei gleichzeitigem Zulauf von mindestens 65 Vol.-% Abwasser-Schlammgemisch und bis zu 35 Vol.-% Schlammwasser aus dem Belüftungsteil 5 in den Sedimentationsteil 4 erfolgt, wobei ein Aufstau der Wasserspiegel in den Beckenteilen 4, 5 erfolgt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur
Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser, wobei
Aufstauung des Abwasser-Schlammgemisches und Sedimentation
und Denitrifikation simultan erfolgt.
Belebtschlammanlagen mit Aufstautechnik sind bekannt. Alle
diese Verfahren und Anlagen arbeiten nicht optimal, da
alle Prozessphasen während eines Zyklus hintereinander
erfolgen. So erfolgt immer ein Füllen und Mischen der
Anlage, ein Belüften, Absetzen und schließlich der Abzug
des Klarwassers und des Schlammes. Gegebenfalls kommt es
zum Stillstand im Zyklusbetrieb, was im Endeffekt ein
größeres Beckenvolumen erfordert.
Durch die dadurch erforderlichen großen Abzugshöhen, von
max. bis zu 30% von der Gesamtfüllhöhe ist ein kleiner
Schlammindex erforderlich. Dieser wird aber bei
Belebtschlammanlagen mit geringer Schlammbelastung nicht
immer erreicht. Dieses ist insbesondere der Fall bei
Stoßbelastung von gelöstem Substrat oder einer bereits
erfolgten Vorklärung.
Bekannt ist auch eine Anlage zur biologischen Reinigung
und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlamm
verfahren, wie in der DE-OS 32 35 992 beschrieben, in
welcher ein zentrales Denitrifikationsbecken vorhanden
ist. Hier erfolgt der Zulauf des Abwassers direkt in das
Denitrifikationsbecken, ist also dem aeroben
Belüftungsbecken vorgeschaltet.
Eine Rücklaufleitung aus dem Belüftungsbecken in das
Denitrifikationsbecken dient der Kreislaufführung des
Wasser-Schlammgemisches. Auch hier besteht der Nachteil,
dass der Verfahrensablauf nacheinander ist.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur
Reinigung von Abwasser zu schaffen, bei der eine simultane
Sedimentation und Denitrifikation des Abwassers erreicht
wird in einem Zeitintervall bei geringem Aufstau des
Wassers.
Diese Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren und eine Anlage gelöst gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen der Hauptansprüche und deren weiteren
Ausgestaltung gemäß den weiteren Ansprüchen mit seinen
kennzeichnenden Merkmalen.
Zur Erreichnung der vorhergehenden und anderer Ziele und
in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung wurde ein
Verfahren und eine Anlage geschaffen, in dem das Abwasser
nach dem Verlassen eines vorgelagerten Bio-P-Beckens mit
oder ohne Räumer als Abwasser-Schlammgemisch über den
Zuflussverteiler zuerst annähernd in einem gleich großen
Volumenstrom in alle Teile eines Belebungsbeckens fließt.
Das Belebungsbecken ist durch wenigstens eine Trennwand in
mindestens zwei Teile, in einen aeroben Belüftungsteil und
einen Sedimentationsteil mit Denitrifikation geteilt.
Die Teilung des Belebungsbeckens erfolgt bevorzugterweise
so, dass zwei annähernd gleich große Beckenhälften
entstehen. Es hat sich gezeigt, dass auch andere
Aufteilungen möglich sind.
Auch die Anordnung von mehreren Trennwänden zur Aufteilung
des Belebtschlammbeckens in mehrere Beckenteile ist
möglich.
Die Trennwand ist in bevorzugterweise in Leichtbauweise
ausgeführt. Es ist aber auch jede andere Art nicht
ausgeschlossen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zuflussverteiler unterhalb
der Trennwand in der Durchflussöffnung zwischen Trennwand
und Beckensohle angeordnet ist.
Es hat sich aber auch gezeigt, dass der Zuflussverteiler
sowohl nahe der Trennwand als auch nahe der Beckensohle
oder mittig angeordnet sein kann.
In einer bevorzugten Variante sind die Zuflussverteiler
öffnungen über die gesamte Länge des Zuflussverteilers im
Belebungsbecken so angeordnet, dass sie einen annähernd
gleichen Abstand haben.
Vorteilhaft ist es die Öffnungen des Zuflussverteilers
sowohl in Richtung Belüftungsteil als auch in Richtung
Sedimentationsteil des Belebungsbeckens anzuordnen. Es
sind aber auch andere Anordnungen zur Durchführung des
Verfahrens möglich.
Um eine möglichst geringe Turbulenzerscheinung beim
Einströmen des Abwasser-Schlammgemisches zu haben, nimmt
der Zuflussverteiler bevorzugt die gesamte Breite des
Belebungsbeckens ein.
Während das Abwasser-Schlammgemisch in die Beckenteile
einströmt, erfolgt in dem Belüftungteil die aerobe Phase
in einer Zeitdauer bis 90 min.
Gleichzeitig beginnt in dem Sedimentationsteil in dieser
Zeit an der Beckensohle nach ca. 10 min. die
Denitrifikation in der unteren Schlammzone an der
Beckensohle.
Entsprechend der Zuflussmenge an Abwasser-Schlammgemisch
steigt der Wasserspiegel in den Beckenteilen an. Der
Aufstau in den Beckenteilen erfolgt bis zu einer Höhe von
25 cm. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn die Aufstauhöhe der Wasserspiegel in den
Beckenteilen nur maximal 15 cm beträgt.
Der im Sedimentationsteil angeordnete Klarwasserabzug mit
den Klarwasserabzugsöffnungen wird nach ca. 30 min. nach
dem Beginn des Füllens der Beckenteile geöffnet und das
entstandene Klarwasser fließt über den Ablauf ab.
Der Klarwasserabzug ist nahe der Oberfläche des
Wasserspiegels angeordnet und besitzt in einer bevorzugten
Ausführung mehrere Klarwasserabzugsöffnungen.
Damit Verwirblungen im Klarwasser gering sind und das
Verfahren mit einem sehr hohen Schlammspiegel gefahren
werden kann, ist es besonders vorteilhaft eine Vielzahl
von Klarwasserabzugsöffnungen im Klarwasserabzug so
anzuordnen, dass dadurch auf der gesamten Breite des
Beckens das Klarwasser abgezogen wird. Dadurch ist nur
eine geringe Klarwasserzone erforderlich.
Es ist aber auch möglich den Klarwasserabzug als
Überlaufrinne auszubilden.
Mit dem Beginn des Klarwasserabzuges strömt das Abwasser-
Schlammgemisch aus den Zulaufverteilungsöffnungen
verstärkt in den Sedimentationsteil des Beckens, da hier
eine Wasserentnahme stattfindet.
Da im Sedimentationsteil Klarwasser abgezogen wird und
Abwasser-Schlammgemisch über den Zuflussverteiler weiter
in beide Beckenteile zugeführt wird, strömt auch
angestautes Wasser-Schlamm-Gemisch aus dem aeroben
Belüftungsbecken in das Sedimentationsbecken durch die
beide Beckenteile verbindende Durchflussöffnung.
In einer besonders bevorzugte Variante sind mehrere
Durchflussöffnungen in der Trennwand an oder nahe der
Beckensohle angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass es
besonders vorteilhaft ist, wenn die
Zulaufverteileröffnungen in den Durchflussöffnungen
angeordnet sind.
Die Erfindung wird jedoch nicht eingeschränkt, wenn nicht
in allen Durchflussöffnungen sich Zuflussverteiler
öffnungen befinden.
Der Anteil an Wasser-Schlamm-Gemisch aus dem
Belüftungsbecken am Gesamtvolumenstrom des in den
Sedimentationsteil strömenden Volumenstromes beträgt bis
zu 35 Vol.-%.
Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist den
Prozess so zu steuern, dass der Anteil an Wasser-Schlamm-
Gemisch 25 Vol.-% nicht überschreitet.
Bei dem gleichzeitigen Einströmen des Wasser-Schlamm-
Gemisches aus dem aeroben Belüftungsteil und dem Abwasser-
Schlammgemisch aus den Zuflussverteileröffnungen in den
Sedimentationsteil kommt die Denitrifikation nahe der oder
den Durchflussöffnung(en) im Sedimentationsteil zuerst in
Beckensohlennähe fast zum Erliegen und verschiebt sich mit
der Zeit im Laufe des Verfahrens langsam in Richtung
Schlammabzug und Klarwasserabzug.
Diese allmähliche Beendigung der Denitrifikation stört den
Verfahrensablauf nicht und hat im Gesamtprozeß nur eine
untergeordnete Bedeutung, weil nur maximal ein Drittel vom
Zulauf in den Sedimentationsteil als Wasser-Schlamm-
Gemisch aus dem aeroben Teil kommt.
Da der Sedimentationsteil im Verhältnis zu einem
herkömmlichen Nachklärbecken ein sehr großes Volumen
besitzt, erfolgt während der Abzugsphase von Klarwasser
kein Durchbruch von ungereinigtem Abwasser.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen den Klarwasserabzug
mit mehreren Klarwasserabzugsöffnungen zu versehen, da
somit das Verfahren und die Anlage mit einem sehr hohen
Schlammspiegel zu fahren ist.
Es hat sich gezeigt, dass dadurch im Verfahren die
Klarwasserzone gering und die Sedimentationszeit kurz
gehalten werden kann. Dieses hat sich als besonders
vorteilhaft erwiesen bei Vorhandensein von Blähschlamm
oder bei sehr hohem Schlammgehalt.
Für Anlagen, die mit extrem hohem Schlammgehalt gefahren
werden, kann ggf. eine Nachklärung angeschlossen sein,
wobei der anfallende Schlamm wieder zurück in das Abwasser
geführt wird.
Eine wesentliche Eindickung des anfallenden
Belebtschlammes ist nicht mehr erforderlich und auch nicht
notwendig.
Vorteilhaft ist es, wie in einer Ausführungsvariante der
erfindungsgemäßen Anlage, für die biologische
Phosphatelimination, die Schlammaufkonzentrierung und
gegen eine extreme Blähschlammbildung, wie z. B. durch
Fadenbakterien hervorgerufen, dass ein Absetzbecken mit
einem Räumgerät vorhanden ist. Die Schlammaufkonzen
trierung kann selbst bei hohem Schlammindex bis 15 g TS/l
betragen.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist, dass der
Impfschlamm für das anaerobe Becken aus dem Belebungs
becken während der Sedimentationsphase entnommen wird.
Der Überschußschlamm kann dabei aus dem Bio-P-Becken oder
direkt aus dem Belebungsbecken oder bei Anlagen mit
Nachklärung aus diesem Becken entnommen werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche
Merkmale ergeben sich unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen des Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipdarstellung des Verfahrens und der Anlage
Fig. 2 Seitenansicht des Belebungsbeckens
Wie in der Fig. 1 dargestellt, erfolgt die Beschickung
des Bio-P-Beckens 1 über den Zulauf 9. Hier erfolgt eine
Grobschlammentnahme und eine Umwälzung mittels Räumer 2.
Ein Teil des Überschussschlammes 12 wird dabei aus dem
Bio-P-Becken 1 entfernt. Das Abwasser-Schlammgemisch, das
das Bio-P-Becken 1 verlässt, fließt durch den
Zulaufverteiler 3 in das Belebtschlammbecken in beide
Beckenteile, in den Sedimentationsteil 4 mit
Denitrifikation und den aeroben Belüftungsteil 5. Die
Belüftung erfolgt mittels Belüfter 20 nahe der Beckensohle
15 über eine Zeitdauer von 75 min.
Im Sedimentationsteil 4 beginnt nach ca. 10 min. die
Denitrifikation in der Schlammzone 21 an der Beckensohle
15.
Nach 35 min beginnt der Klarwasserabzug im
Sedimentationsteil 4 über den Klarwasserabzug 6 mit seinen
Klarwasserabzugsöffnungen 17. Der Klarwasserabzug 6 ist
dabei nahe des Wasserspiegels 18 angeordnet.
Nach dem Öffnen des Klarwasserabzugs 6 strömt verstärkt
das Abwasser-Schlammgemisch in den Sedimentationsteil 4,
da ein Klarwasserabzug aus dem Belüftungsteil 5 nicht
erfolgt.
Es erfolgt ein stärkerer Anstau des Wasser-
Schlammgemisches im Belüftungsteil 5 durch den weiteren
Zufluss an Abwasser-Schlammgemisch aus dem
Zuflussverteiler 3 als im Sedimentationsteil 4. Durch die
Durchflussöffnung 13 erfolgt ein Druckausgleich in dem
Abwasser-Schlamm-Gemisches aus dem Belüftungsteil 5 in den
Sedimentationsteil 4 strömt, aus dem Klarwasser abgezogen
wird.
Der Anteil an Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem
Belüftungsteil 5 am Gesamtvolumenstrom des einströmenden
Abwassers in den Sedimentationsteil 4 beträgt 20 Vol.-%
vom zugeführten Abwasser-Schlammgemisch aus dem
Zuflussverteiler 3.
Die Zeitdauer des Klarwasserabzuges im Sedimentationsteil
4 beträgt 35 min. Während des Klarwasserabzuges erfolgt
die Abführung der Schlamm-Wasser-Gemisches aus dem
Sedimentationsteil 4 über den Schlammabzug 7 mittels der
Schlammpumpe 8 über die Rücklaufschlammleitung 11 in das
Bio-P-Becken 1. Nach Abzug des Klarwassers aus dem
Belebtschlammbecken beginnt der nächste Zyklus des
Verfahrens.
Bei einer Fahrweise mit extrem hohen Belastungen ist das
Nachklärbecken 22 in das Verfahren mit eingeschlossen,
ansonsten ist es nicht aktiviert. Bei Aktivierung des
Nachklärbeckens 22 wird der im Nachklärbecken 22
anfallende Schlamm mittels der Schlammpumpe 8" über der
Schlammleitung 11" zurückgeführt.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die Trennwand 14 im
Belebungsbecken in der Mitte angeordnet und teilt dieses
in das aerobe Belüftungsbecken 5 und das
Sedimentationsbecken 4 mit Denitrifikation. Unterhalb der
Trennwand 14 befindet sich der Zuflussverteiler 3.
Zwischen Zuflussverteiler 3 und der Beckensohle 15
befindet sich die Durchflussöffnung 13 für das Schlamm-
Wasser-Gemisch aus dem aeroben Belüftungsteil 5 in den
Sedimentationsteil 4 mit Denitrifikation.
Der Klarwasserabzug 6 ist dabei nahe am Wasserspiegel 18
und an der Beckenwand 19 angeordnet. Nahe der Beckensohle
15 befindet sich der Schlammabzug 7.
1
Bio-P-Becken
2
Räumer
3
Zuflussverteiler
4
Sedimentationsteil mit Denitrifikation
5
Belüftungsteil
6
,
6
' Klarwasserabzug
7
,
7
' Schlammabzug
8
,
8
',
8
" Rücklaufschlammpumpe
9
Zufluss
10
Ablauf
11
,
11
',
11
" Rücklaufschlammleitung
12
Überschussschlamm
13
Durchflussöffnung
14
Trennwand
15
Beckensohle
16
Zuflussverteileröffnung
17
Klarwasserabzugsöffnung
18
Wasserspiegel
19
Beckenwand
20
Belüfter
21
Schlammzone
22
Nachklärbecken
Claims (17)
1. Verfahren zur Sedimentation und Denitrifikation von
Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem
Bio-P-Becken (1) mit oder ohne Räumer (2) und einer
Baueinheit mit Belüftungsteil und Denitrifikationsteil,
Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und
Belebtschlammentfernung in einem Becken und ggf. einem
Nachklärbecken, wobei ein annähernd gleich großer
Volumenstrom an Abwasser-Schlammgemisch aus dem
Zuflussverteiler (3) in oder nahe mindestens einer
Durchflussöffnung (13) nahe der Trennwand (14)
und/oder der Beckensohle (15) in den Belüftungsteil
(5) und den Denitrifikationsteil (4) strömt und im
Belüftungsteil (5) die Belüftungsdauer bis 90 min
erfolgt, wobei im Sedimentationsteil (4) gleichzeitig
Sedimentation und Denitrifikation erfolgt und nach 30 min
Klarwasser über den Klarwasserabzug (6) bei
gleichzeitigem Zulauf von mindestens 65 Vol.-% Abwasser-
Schlammgemisch und bis zu 35 Vol.-% Schlammwasser aus dem
Belüftungsteil (5) in den Sedimentationsteil (4)
erfolgt, wobei ein Aufstau der Wasserspiegel in den
Beckenteilen (4, 5) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufstau der Wasserspiegel in den Beckenteilen
(4, 5) bis 25 cm erfolgt, vorzugsweise bis 15 cm.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anteil des Schlammwassers aus dem Belüftungsteil
(5) zum Anteil des Abwasser-Schlammgemisch vorzugsweise
bis 25 Vol.-% beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klarwasserabzugsphase im Sedimentationsteil (4)
vorzugsweise nach 35 min. beginnt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klarwasserabzugsphase im Sedimentationsteil (4)
über eine Zeitdauer bis zu 45 min erfolgt,
bevorzugterweise bis 30 min.
6. Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von
Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit vorgelagertem
Bio-P-Becken (1) mit oder ohne Räumer (2) und einer
Baueinheit mit Belüftungsteil, Denitrifikationsteil,
Trennwand, Zuflussverteiler und Klarwasserabzug und
Belebtschlammentfernung in einem Becken und ggf.
Nachklärbecken, wobei die Trennwand (14) im Becken so
angeordnet ist, daß sie das Becken in einen
Belüftungsteil (5) und einen Sedimentationsteil mit
Denitrifikation (4) teilt, wobei zwischen der Trennwand
(14) und der Beckensohle (15) wenigstens eine
Durchflussöffnung (13) vorhanden ist und wenigstens ein
Zuflussverteiler (3) in oder nahe der Durchflussöffnung
(13) angeordnet ist.
7. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zuflussverteiler (3) mehrere Verteileröffnungen
(16) aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verteileröffnungen (16) am Zuflussverteiler
(3) über die gesamte Länge angeordnet sind.
9. Anordnung nach Anspruch 6, 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verteileröffnungen (16) im Zuflussverteiler
(3) in Richtung Belüftungsteil (5) und Richtung
Sedimentationsteil (4) angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Sedimentationsteil mit Denitrifikation (4)
und in dem Belüftungsteil (5) mindestens je ein
Klarwasserabzug (6) angeordnet sind.
11. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Klarwasserabzug (6) mehrere Klarwasserabzugs
öffnungen (17) besitzt.
12. Anordnung nach den Ansprüchen 6 und 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Klarwasserabzug (6) nahe unterhalb des
Wasserspiegels (18) angeordnet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trennwand (14) leichtbauweise aufweist.
14. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Belüftungsteil (5) und in dem
Sedimentationsteil (4) nahe der Beckensohle (15)
mindestens ein Schlammabzug (7, 7') sich befindet.
15. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchflussöffnung (13) über die gesamte
Trennwandlänge vorhanden ist.
16. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Durchflussöffnungen (13) über die
Trennwandlänge angeordnet sind.
17. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Anlagen in Reihe und/oder Parallel geschaltet
sind.
Priority Applications (1)
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DE2000101181 DE10001181B4 (de) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | Verfahren und Anlage zur Sedimentation und Denitrifikation von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren |
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ID=7627405
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