DE10002910A1

DE10002910A1 - Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von gereinigtem Abwasser aus Kläranlagen mit Aufstaubetrieb, insbesondere aus SBR-Reaktoren

Info

Publication number: DE10002910A1
Application number: DE2000102910
Authority: DE
Inventors: Helge Gluth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2001-07-26

Abstract

Bei der biologischen Abwasserbehandlung kommen heute SBR-Verfahren ("Sequencing Batch Reaktor) immer häufiger zur Anwendung. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, daß das in ein Reaktorbecken eingeleitete Abwasser einer optimalen Trennung des Klarwassers vom Schwimmschlamm und sedimentierten Klärschlamm unterworfen und das gereinigte Abwasser nach der Phase der Sedimentation des Belebtschlammes im Reaktor einer unmittelbar folgenden hydraulischen Verdrängung von unten her unterzogen und danach als gereinigtes Klarwasser abgeleitet wird. Die hydraulische Verdrängung wird dabei in gleicher Größenordnung wie mit der Neubefüllung des Reaktors mit ungereinigtem Abwasser zwecks Beginn eines neuen Reinigungszyklusses gesteuert. DOLLAR A Die Bandbreite der Einsatzgebiete reicht von der kommunalen Abwasserreinigung bis hin zu branchenspezifischen Lösungen zur Behandlung von Prozeßabwässern aus Industriebetrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entfernen von gerei nigtem Abwasser aus Kläranlagen mit Aufstaubetrieb, insbesondere aus SBR- Reaktoren unter optimaler Trennung des Klarwassers vom Schwimm- und sedimen tiertem Schlamm mittels hydraulischer Verdrängung des gereinigten Abwassers durch Zuführung von ungereinigtem Abwasser, das anschließend im Prozeßablauf einer gleichartigen Reinigung zugeführt wird.

Bei den bekannten Verfahren zur biologischen Abwasserbehandlung ist in den letz ten Jahren die SBR-Technologie (sequencing batch reactor) verstärkt in den Mittel punkt des Interesses der Fachwelt gerückt, nachdem es durch den Entwicklungs stand auf dem Gebiet der Meß-, Steuer- und Regeltechnik möglich wurde, die Pro zeßphasen dieser Abwassertechnologie immer besser zu beherrschen.

Bei diesen Verfahren laufen die Verfahrensschritte im allgemeinen nach folgenden Stufen

- Füllen des Reaktors mit ungereinigtem Abwasser nach vorheriger Rechengutab trennung
- Durchmischung des Reaktors
- Belüftung
- Sedimentation der Biomasse
- Entnahme Überschußschlamm
- Entfernung des gereinigten Abwassers

nacheinander in einem Becken ab.

Ferner sind verschiedene Einrichtungen zum Abziehen der Klarwasserschicht aus Kläranlagen bekannt, die Abzugseinrichtungen in unterschiedlichster Art und Weise aufweisen und hauptsächlich mit schwimmenden Anordnungen von Tauchpumpen und Dekantiervorrichtungen arbeiten.

Bei der bekannten Einrichtung nach der DE-PS 196 36 153 wurde die Lösung der Aufgabe derart getroffen, daß ein zu Beginn des Dekantiervorgangs in das Abwasser senkbarer und mit einem Ablaufanschluß versehener offener Behälter mit ebenen Wandflächen mit gegen das Eindringen des Schwimmschlamms dichtenden Schlammklappen ausgerüstet ist, die beim Erreichen einer Mindesteintauchtiefe un terhalb der Schwimmschlammschicht selbsttätig öffnen und beim Verlassen der Ein tauchtiefe durch Herausheben des Behälters selbsttätig wieder schließen.

Die bekannten Verfahren und Einrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die u. a. in ihrer Verfahrensweise selbst und ihrer konstruktiven Ausgestaltung zur Entnahme des Klarwassers begründet sind.

Das sind hauptsächlich schwenkbare bzw. absenkbare Konstruktionen, in die das Klarwasser eintritt und die dem Wasserspiegel bei dessen Absenkung folgen.

Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß sie mit erheblichen Investitions aufwendungen verbunden sind und daß ein deutlicher Höhenunterschied zwischen dem gefüllten Reaktor und der das gereinigte Abwasser aufnehmenden Leitung vor handen sein muß. Der Höhenunterschied muß größer sein als die Schichtstärke der zur Entfernung vorgesehenen Klarwassermenge.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entfernen von gereinigtem Abwasser aus Kläranlagen mit Aufstaubetrieb, insbesondere aus SBR- Reaktoren, mittels hydraulischer Verdrängung des gereinigten Abwassers durch chargenweise Zuführung von ungereinigtem Abwasser zu schaffen, das nach Ablauf dieser 1. Stufe - im weiteren Prozeßablauf einer gleichartigen Reinigung unterworfen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine konstruktiv vereinfachte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die u. a. nachfolgende Vorteile in sich vereinigt:

- Einsparung von Investitionskosten durch den Wegfall einer kompletten Nachklär einheit und der dazugehörigen Ausrüstung
- damit verbunden geringere Energiekosten durch die nicht erforderliche Rückfüh rung des Belebtschlammes
- eine Anpassung an sich ändernde Bedingungen (z. B. Zulaufkonzentrationen) ist durch eine Optimierung der Prozeßphasen möglich
- Bildung von gut absetzbaren Belebtschlammflocken durch den Wechsel zwischen guter Nährstoffversorgung und endogener Regenerationsphase sowie
- modulare Erweiterbarkeit einer bestehenden Anlage
- optimale Voraussetzungen für Denitrifikation und Bio-P-Eliminierung.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das gereinigte Abwasser nach der Phase der Sedimentation des Belebtschlammes innerhalb eines Reaktors einer unmittelbar folgenden hydraulischen Verdrängung von unten her unterzogen und dadurch als Klarwasser abgeleitet wird.

Die hydraulische Verdrängung ist identisch mit der Neubefüllung des Reaktors mit ungereinigtem Abwasser zwecks Beginn eines neuen Reinigungszyklusses.

Mit der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist es erfindungsgemäß vorge sehen, daß der Reaktor kompakt als Becken ausgebildet und im oberen Teil mit ei ner Ablaufrinne (5), einer Tauchwand (7) und einer Zahnschwelle (4) ausgestattet und die Zahnschwelle (4) als definierte Überfallkante gestaltet ist.

Im Becken dient zur Nachbefüllung mit ungereinigtem Abwasser ein kreisförmiger Zulaufdom (2). Er ist mittig angeordnet und hat unten an seiner Auslaufseite einen Prallteller (3) in vorbestimmter Abmessung.

Das Reaktorbecken ist mit einer Zuführungsleitung (1) versehen, die mit ihrem ab gewinkelten Auslaufende bis zur Mitte des Zulaufdomes (2) und in ihrer Höhe bis et wa Höhe der Tauchwand (7) geführt ist.

Die Zahnschwelle (4) ist mit einem Schieber (8) versehen, der zur Absenkung des Wasserspiegels nach der Entfernung des gereinigten Abwassers dient.

Durch diese beschriebenen Eigenschaften zählt das Verfahren und die Einrichtung heute zum erfinderisch bereicherten Stand der Technik. Die Bandbreite der Einsatz gebiete reicht von der kommunalen Abwasserreinigung bis hin zu branchenspezifi schen Lösungen zur Behandlung von Prozeßabwässern aus Industriebetrieben und dgl.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht des Reaktors mit Zuführungs- und Ablaufleitung sowie Zulaufdom und Prallteller

Fig. 2 einen Schnitt A-A des Reaktors mit Zahnschwelle, Tauchwand und Schwimmschlammrinne

Fig. 3 ein Detail des Reaktors in Schnittdarstellung mit Zahnschwelle und Schieber

Nach dem Ausführungsbeispiel durchläuft der gesamte Prozeß folgende Verfahrens stufen:

1. Befüllung des Reaktors

Die Befüllung des Reaktors erfolgt in der Regel über ein Pumpwerk. Das von Re chengut befreite ungereinigte Abwasser wird dem Reaktor zugeführt.

2. Durchmischung des Reaktors

Nach der Befüllung wird der gesamte Reaktorinhalt mit dem Rührer homogenisiert. Bedingt durch den Sachverhalt, daß der zugeflossene Abwasserstrom völlig sauer stofffrei (anaerob) ist, kommt es zwangsweise zur Reduktion der Nitratverbindungen. So vollzieht sich die Denitrifikation.

Zeitlich parallel hierzu vollzieht sich die biologische Phosphorelimination. Es werden leicht aufnehmbare Phosphorverbindungen freigesetzt.

3. Belüftungsphase

Nach vollzogener Durchmischung und Denitrifikation erfolgt die Belüftung des Reak tors. Während der Belüftungsphase erfolgt

- eine Oxydation der Kohlenstoffverbindungen
- eine Oxydation der Stickstoffverbindungen (Nitrifikation)
- Eliminierung von Phosphorverbindungen

durch die Organismen des Belebtschlammes.

4. Sedimentation

Nach der Belüftungsphase erfolgt die Sedimentation des Belebtschlammes. Das wird erreicht, indem die Belüftung ausgeschaltet wird. Damit tritt nach kurzer Zeit Ruhe in den Wasserkörper ein. Die Belebtschlammflocken sinken nach unten.

Es entsteht an der Oberfläche eine Klarwasserzone. Deren Stärke nimmt ständig zu.

5. Abzug von Überschußschlamm

Am Ende einer Sedimentationsphase kann Überschlußschlamm aus dem Tiefen wasser abgezogen werden.

6. Dekantierung des gereinigten Abwassers

Die Dekantierung ist die letzte Verfahrensstufe innerhalb eines Zyklus, bevor dieser wieder von vorne beginnt.

Am Ende der Sedimentationsphase hat sich in dem Reaktor eine mindestens 1,5 m starke Klarwasserzone an der Oberfläche des Reaktors eingestellt. Es handelt sich dabei um sehr weitgehend gereinigtes Abwasser.

Durch die Tauchwand wird gesichert, daß kein Schwimmschlamm bei der Dekantie rung der Klarwasserzone mit abgeführt wird.

Gemäß der vorliegenden erf. Einrichtung erfolgt die Entfernung eines Teils dieser Klarwasserzone sehr einfach. Der gereinigte Wasserkörper wird nach oben ver drängt. Das erfolgt während der 1. Phase "Befüllung des Reaktors"; d. h. durch Ein speisen von ungereinigtem Abwasser über die Zuführungsleitung 1 wird beginnend im unteren Teil des Reaktors infolge hydraulischer Verdrängung der Wasserkörper nach oben gedrückt. Die Zuführungsleitung 1 speist in den Zulaufdom 2 und sorgt dafür, daß das neue und ungereinigte Abwasser nach unten geleitet wird. Der Prall teller 3 bewirkt eine Ablenkung in die horizontale Richtung. Er vermeidet eine Vermi schung des Reaktorinhaltes mit dem neu zugeführten ungereinigten Abwasser.

Mit dem Aufsteigen des gereinigten Abwassers "fällt" dieses einfach über die Zahn schwelle 4 in die Ablaufrinne 5 und gelangt von dort in die Ablaufleitung 6. Damit ist die hydraulische Verdrängung und Entfernung der Klarwasserzone beendet.

Die Tauchwand 7 verhindert einen Austrag von Schwimmschlamm.

Dekantierer oder Entnahmepumpen oder höhenmäßig differenziert gesteuerte Rohrablässe können entfallen.

Für die weitere Prozeßfolge ist im Reaktor die Zahnschwelle (4) mit einem Schieber (8) versehen. Nach Beendigung der Befüllung des Reaktors mit ungereinigtem Ab wasser wird dieser Schieber (8) geöffnet. Es erfolgt damit eine Absenkung der Was seroberfläche unter die Überlaufkante der Zahnschwelle (4). Anschließend wird er wieder geschlossen. Die damit geschaffene Freibordhöhe ist verfahrenstechnisch wichtig

- für Volumenveränderung bei Belüftungsbeginn
- für verfahrenstechnische Spezifika
- gegen Windexposition bei offenen Anlagen.

Mit dem als Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren und der Einrichtung ist es unter anderem sehr gut möglich

- das Volumen vorhandener Reaktoren durch Erhöhung der Umfangswand zu ver größern
- Bauteile von bestehenden Abwasseranlagen (z. B. Dortmundbrunnen) zu SBR- Reaktoren umzurüsten
- die Verfahrenstechnik zu optimieren, da die Menge des zu entfernenden Klar wassers identisch mit der neu zu beschickenden Rohabwassermenge ist. Volumen (m³) und Volumenstrom (m³/h) lassen sich über die Steuerung des Be füllvorganges sehr gut regeln und dokumentieren.
- Die Menge der ausgetauschten Volumina (ungereinigtes Abwasser = gereinigtes Abwasser) ist konstruktiv nicht begrenzt.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von gereinigtem Abwasser aus Kläranlagen mit Auf staubetrieb, insbesondere aus SBR-Reaktoren, unter optimaler Trennung des Klarwassers vom Schwimm- und sedimentierten Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Abwasser nach der Phase der Sedimentation des Belebt schlammes innerhalb eines Reaktors einer unmittelbar folgenden hydraulischen Verdrängung von unten her unterzogen und dadurch als Klarwasser abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verdrängung identisch mit der Neubefüllung des Reaktors mit ungereinigtem Abwasser zwecks Beginn eines neuen Reinigungszyklusses (Batch) ist.

3. Einrichtung zum Entfernen von gereinigtem Abwasser aus Kläranlagen mit Auf staubetrieb, insbesondere aus SBR-Reaktoren, unter optimaler Trennung des Klarwassers vom Schwimm- und sedimentierten Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß der SBR-Reaktor kompakt als Becken ausgebildet und im oberen Teil mit ei ner Ablaufrinne (5), einer Tauchwand (7) und einer Zahnschwelle (4) ausgestattet und die Zahnschwelle (4) als Überfallkante gestaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorbecken ein der Nachbefüllung mit ungereinigtem Abwasser die nender kreisförmiger Zulaufdom (2) mittig stehend angeordnet ist, der an seiner Auslaufseite einen Prallteller (3) in vorbestimmter Abmessung aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorbecken mit einer Zuführungsleitung (1) versehen ist, die mit ih rem abgewinkelten Auslaufende bis zur Mitte des Zulaufdomes (2) und in ihrer Höhe bis etwa Höhe der Tauchwand (7) geführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnschwelle (4) mit einem Schieber (8) versehen ist, über den der Was serspiegel im Reaktor nach Abführung eines Teiles der Klarwasserzone weiter als Klarwasser abgesenkt wird.