DE10129541A1

DE10129541A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser

Info

Publication number: DE10129541A1
Application number: DE2001129541
Authority: DE
Inventors: Rolf Jung; Stefan Prechtl
Original assignee: ATZ EVUS
Current assignee: ATZ EVUS
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-23
Also published as: DE10129541B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, wobei das Abwasser mit autotrophen und heterotrophen Organismen in Kontakt gebracht, wird, mit folgenden Schritten: DOLLAR A a) kontinuierliches Durchleiten des Abwassers durch einen Behälter (1), DOLLAR A b) Vorsehen der Organismen auf um eine Achse bewegbar angebrachten Aufwuchskörpern (6) und DOLLAR A c) wiederholtes Inkontaktbringen der Aufwuchskörper (6) mit dem im Behälter (1) befindlichen Abwasser für eine vorgegebene Kontaktzeit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser.
Nach den Stand der Technik werden kommunale Abwässer durch eine Kombination physikalischer, chemischer und biologischer Verfahren geklärt. Dabei bedient man sich zum Abbau organischer Verunreinigungen üblicherweise heterotropher Mikroorganismen. Zur Ernährung solcher Mikroorganismen muß das betreffende Klärbecken belüftet werden. Eine solche Belüftung ist kostenaufwendig.
Neben den organischen Verunreinigungen enthalten Abwässer in zunehmendem Maß auch anorganische Bestandteile wie z. B. Stickstoff- und Phosphorverbindungen, welche eine Eutrophierung der Oberflächengewässer verursachen. Zur Entfernung solcher Verunreinigungen können bekanntermaßen autotrophe Mikroalgen verwendet werden.
Neben den technischen Verfahren zu Klärung von Abwässern sind auch alternative naturnahe Verfahren, z. B. Schilfklärverfahren bekannt. Solche Verfahren erfordern allerdings einen hohen Flächenbedarf. Die zur Klärung notwendige Verweilzeit des Abwassers ist lang. Insbesondere bei einer raschen Änderung der Abwasserzusammensetzung wird mit Schilfklärverfahren nicht immer die erforderliche Reinigung erzielt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein einfaches und kostengünstiges Verfahren sowie eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen Abwässer effizient gereinigt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 15.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser vorgesehen, wobei das Abwasser mit autotrophen und heterotrophen Organismen in Kontakt gebracht wird, mit folgenden Schritten:

a) kontinuierliches Durchleiten des Abwassers durch einen Behälter,
b) Vorsehen der Organismen auf um eine Achse bewegbar angebrachten Aufwuchskörpern und
c) wiederholtes Inkontaktbringen der Aufwuchskörper mit dem im Behälter befindlichen Abwasser für eine vorgegebene Kontaktzeit.

Indem auto- und heterotrophe Organismen gemeinsam auf Aufwuchskörpern aufgebracht und die Aufwuchskörper wiederholt mit dem Abwasser in Kontakt gebracht werden, kann eine effektive Symbiose der Organismen erzielt werden: Der von den autotrophen Organismen erzeugte Sauerstoff dient der Ernährung der heterotrophen Organismen. Eine Belüftung des Abwassers ist nicht mehr erforderlich. Es gelingt sowohl die Entfernung von organischen als auch anorganischen Verunreinigungen in einem Schritt. Das vorgeschlagene Verfahren ist einfach, kostengünstig und mit einer hohen Reinigungsleistung durchführbar.
Zweckmäßigerweise werden die Aufwuchskörper nach dem Inkontaktbringen mit dem Abwasser für eine vorgegebene Zeit mit Licht bestrahlt und mit Luft beaufschlagt. Dadurch wird gewährleistet, daß die autotrophen Organismen den zur Ernährung notwendigen Sauerstoff für die heterotrophen Organismen liefern.
Es hat sich als vorteilhalt erwiesen, als autotrophe Organismen Algen, Grünalgen, und als heterotrophe Organismen Bakterien zu verwenden. Auch Kiesel- und Blaualgen sind geeignet.
Nach einer Ausgestaltung wird der von den autotrophen Organismen erzeugte Sauerstoff zur Ernährung der heterotrophen Organismen verwendet. Es kann aber auch zusätzlich Luft zur Ernährung der heterotrophen Organismen verwendet werden, indem die Aufwuchskörper herausgehoben werden.
Zweckmäßigerweise werden die Aufwuchskörper mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 bis 5 Umdrehungen pro Minute um die Achse rotiert. Die vorgeschlagene Rotationsgeschwindigkeit gewährleistet eine Aufrechterhaltung der Symbiose und gleichzeitig eine hervorragende Reinigung des Abwassers.
Nach weiter Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einem Behälter mit einem Zulauf und einem Ablauf vorgesehen, wobei Aufwuchskörper zur Aufnahme von auto- und heterotrophen Organismen drehbar um eine Achse so angebracht sind, daß jeder der Aufwuchskörper widerderholend mit dem im Behälter aufgenommenen Abwasser für eine vorgegebene Kontaktzeit in Kontakt bringbar ist. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herstellbar. Sie ermöglicht eine effiziente und gründliche Reinigung von Abwässern.
Nach einem Ausgestaltungsmerkmal sind die Aufwuchskörper nach dem Inkontaktbringen mit dem Abwasser für eine vorgegebene Zeit mit Licht bestrahl- und mit Luft beaufschlagbar. Diese Maßnahme dient zur Lebenserhaltung der autotrophen Organismen. Als autotrophe Organismen kommen Algen, vorzugsweise Grünalgen, und als heterotrophe Organismen Bakterien in Betracht.
Die Aufwuchskörper sind zweckmäßigerweise aus einem rohrartigen Gitterwerk mit radial nach innen weisenden Lamellen gebildet. Derartige Aufwuchskörper eignen sich hervorragend zum Aufwuchs von Algen und Bakterien. Es wird insbesondere eine große Oberfläche für den Aufwuchs der Organismen bereit gestellt. Die gitterartige Ausbildung ermöglicht ein rasches Durchströmen des Aufwuchskörpers mit dem Abwasser.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal sind die Aufwuchskörper koaxial zu Achse angeordnet. Ebenfalls koaxial zur Achse können der Zu- und der Ablauf angeordnet sein. Die Achse der rohrartig ausgebildeten Aufwuchskörper ist in diesem Fall parallel zur Strömungsrichtung des Abwassers im Behälter. Die vorgenannten Merkmale ermöglichen eine besonders effiziente Reinigung des Abwassers.
Zweckmäßigerweise sind die Aufwuchskörper zwischen zwei konzentrisch auf der Achse aufgenommenen Scheiben gehalten, so daß ein walzenartiger Drehkörper gebildet ist. Der Behälter kann nach Art eines Halbzylinders ausgebildet und die Achse koaxial zur Zylinderachse angeordnet sein. Die vorgenannten Merkmale ermöglichen eine besonders kompakte Bauform der Vorrichtung.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal werden die Aufwuchskörper mittels eines photovoltaisch angetriebenen Elektromotors rotiert. Eine solche Vorrichtung kann autark, d. h. ohne Netzanschluß, betrieben werden. Sie eignet insbesondere zur Klärung von Abwässern in entlegenen Gebieten oder in Gebieten der Dritten Welt.
Der Drehkörper wird zweckmäßigerweise mit einer Geschwindigkeit mit 2 bis 5 Umdrehungen pro Minute rotiert. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Geschwindigkeit eine ausreichende Kontaktzeit der auf den Aufwuchskörpern aufgenommenen Organismen mit dem Abwasser gewährleistet.
Schließlich wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung beansprucht, bei der die auto- und heterotrophen Organismen symbiotisch auf den Aufwuchskörpern aufgenommen sind, so daß der von den autotrophen Organismen produzierte Sauerstoff zur Ernährung der heterotrophen Organismen dient.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenschnittansicht einer Vorrichtung,
Fig. 2 eine Horizontalschnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in Fig. 1,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Aufwuchskörpers und
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Aufwuchskörpers gemäß Fig. 5
In den Fig. 1 bis 3 ist ein in Form eines Halbzylinders ausgebildeter Behälter 1 an seiner tiefsten Stelle mit einem Ablauf 2 versehen. Koaxial zur Achse des Halbzylinders ist eine mit einem elektrischen Antrieb 3 verbundene Welle 4 vorgesehen. Auf der Welle 4 sind einander gegenüberliegend zwei, beispielsweise aus Metall hergestellte, Scheiben 5 befestigt. Zwischen den Scheiben 5 sind ebenfalls in koaxialer Anordnung mehrere rohrartig ausgebildete Aufwuchskörper 6 gehalten.
Die Aufwuchskörper 6 können einen Durchmesser von 4 bis 8 cm, vorzugsweise 6 cm aufweisen. Sie bestehen zweckmäßigerweise aus einem schwarzen Kunststoff, z. B. aus Polyethylen. Sie können eine Oberfläche zwischen 100 und 200 m²/m³, zweckmäßigerweise 150 m²/m³ aufweisen.
Zur Gewährleistung eines ausreichenden Halts der Aufwuchskörper 6 können die Scheiben mittels Gewindestangen oder Drahtseilen miteinander verspannt sein. An der Längsseite des Behälters 1 angebrachte Abläufe sind mit Bezugszeichen 7 bezeichnet.
In den Fig. 5 und 6 sind die Aufwuchskörper 6 nochmals im Detail gezeigt. Sie bestehen aus einem rohrartig ausgebildeten Gitterwerk 8. An axialen Streben des Gitterwerks 8 sind radial nach innen weisende Lamellen 9 angebracht. Sie können als geschlossene oder durchbrochene Flächen ausgeführt sein. Im letzteren Fall können die Lamellen 9 auch zentral miteinander verbunden sein.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende: Durch den Zulauf 7 wird Abwasser in den Behälter 1 zugeführt. Durch den Ablauf 2 wird pro Zeiteinheit eine vorgegebene Menge an gereinigtem Wasser entnommen, so daß sich ein kontinuierlicher Durchfluß durch den Behälter ergibt. Der aus den zwischen den Scheiben 5 gehaltenen Aufwuchskörpern 6 gebildete walzenartige Drehkörper wird mittels der Welle 4 mit etwa 3 Umdrehungen pro Minute rotiert. Dabei strömt das Abwasser durch die Aufwuchskörper 6, deren Längs- und Querstreben mit Algen und Bakterien bewachsen sind. Das Abwasser gelangt in Kontakt mit den Organismen. Dabei werden im Abwasser enthaltene anorganische Verbindungen z. B. Nitrate, Ammoniumsalze und Phosphate, dem Abwasser entzogen. Organische Bestandteile werden von den heterotrophen Organismen, d. h. den Bakterien, gleichzeitig abgebaut. Um eine ausreichende Versorgung der autotrophen Organismen mit Licht zu gewährleisten werden die Aufwuchskörper nach einer vorgegebenen, durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des walzenartigen Drehkörpers vorgegebene Eintauchzeit aus dem Abwasser herausgehoben. Die vorgeschlagene Vorrichtung wird zweckmäßigerweise im Freien betrieben, so daß auf die herausgehobenen Aufwuchskörper 6 Sonnenlicht einfallen kann. Ferner werden die Aufwuchskörper 6 im herausgehobenen Zustand mit Luft umspült. Durch die Bestrahlung der autotrophen Organismen mit Licht wird photosynthetisch Sauerstoff produziert, welcher zur Ernährung der heterotrophen Organismen dient. Die heterotrophen Organismen können außerdem zusätzlich durch Luft ernährt werden.
Der elektrische Antrieb 3 kann zweckmäßigerweise photovoltaisch erfolgen. In diesem Fall kann die Vorrichtung autark, d. h. ohne das Vorsehen eines separaten Stromanschlusses, auch in entlegenen Gebieten betrieben werden. Bezugszeichenliste 1 Behälter
2 Ablauf
3 elektrischer Antrieb
4 Welle
5 Scheibe
6 Aufwuchskörper
7 Zulauf
8 Gitterwerk
9 Lamelle

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser, wobei das Abwasser mit autotrophen und heterotrophen Organismen in Kontakt gebracht wird, mit folgenden Schritten:

a) kontinuierliches Durchleiten des Abwassers durch einen Behälter (1)

b) Vorsehen der Organismen auf um eine Achse bewegbar angebrachten Aufwuchskörpern (6) und

c) wiederholtes Inkontaktbringen der Aufwuchskörper (6) mit dem im Behälter (1) befindlichen Abwasser für eine vorgegebene Kontaktzeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aufwuchskörper (6) nach dem Inkontaktbringen mit dem Abwasser für eine vorgegebene Zeit mit Licht bestahlt und mit Luft beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als autotrophe Organismen Algen, vorzugsweise Grünalgen, und als heterotrophe Organismen Bakterien verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von den autotrophen Organismen erzeugte Sauerstoff zur Ernährung der heterotrophen Organismen verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufwuchskörper mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 5 Umdrehungen pro Minute um die Achse rotiert werden.

6. Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einem Behälter (1) mit einem Zulauf (7) und einem Ablauf (2), wobei Aufwuchskörper (6) zur Aufnahme von autotrophen und heterotrophen Organismen um eine Achse bewegbar so angebracht sind, daß jeder der Aufwuchskörper (6) wiederholend mit dem im Behälter (1) aufgenommenen Abwasser für eine vorgegebene Kontaktzeit in Kontakt bringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Aufwuchskörper (6) nach dem Inkontaktbringen mit dem Abwasser für eine vorgegebene Zeit mit Licht bestahl- und mit Luft beaufschagbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die autotrophen Organismen Algen, vorzugsweise Grünalgen, und die heterotrophen Organismen Bakterien sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Aufwuchskörper aus einem rohrartigen Gitterwerk (8) mit radial nach innen weisenden Lamellen (9) gebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Aufwuchskörper (6) koaxial zur Achse angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Aufwuchskörper (6) zwischen zwei konzentrisch auf der Achse aufgenommenen Scheiben (5) gehalten sind, so daß ein walzenartiger Drehkörper gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Behälter (1) nach Art eines Halbzylinders ausgebildet und die Achse koaxial zur Zylinderachse angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Aufwuchskörper (6) mittels eines photovoltaisch angetriebenen Elektromotors (3) rotiert werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der Drehkörper mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 5 Umdrehungen pro Minute rotiert wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die autotrophen und heterotrophen Organismen symbiotisch auf den Aufwuchskörpern (6) aufgenommen sind, so daß der von den autotrophen Organismen produzierte Sauerstoff zur Ernährung der heterotrophen Organismen dient.