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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Behandeln von Abwasser in beziehungsweise von beispielsweise
Abwasseroxidationsteichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise
dem des Anspruchs 7.
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Aus
der
DE 10 2004
030 366 A1 ist ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung
zum Behandeln von Abwasser in Abwasserbehandlungsanlagen bekannt,
bei der eine Tropfkörpereinheit
verwendet wird, über
der eine Abwasser-Verrieselungsanlage
angeordnet ist.
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Bei
bestimmten Verfahren der Abwasserbehandlung, wie Sie in der genannten
Druckschrift beschrieben sind, soll das Eindringen von Luftsauerstoff in
die Tropfkörpereinheit
verhindert werden. Bei anderen Verfahren zur Abwasserbehandlung
jedoch ist es erwünscht,
das Abwasser, mit Luftsauerstoff anzureichern, was dann in der Zeit
erfolgt, in der das Abwasser die Tropfkörpereinheit durchsickert. Bei
diesen Verfahren ist jedoch die Anreicherung des Abwassers mit Luftsauerstoff
ungenügend.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Behandelnb von Abwasser in beziehungsweise von beispielsweise
Abwasseroxidationsteichen der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei dem beziehungsweise bei der das Anreichern des Abwassers mit
Luftsauerstoff vor dem Erstkontakt mit der Tropfkörpereinheit
und dabei in wesentlich höherem
Maße erfolgen
kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung
zum Behandeln von Abwasser in beziehungsweise von beispielsweise
Abwasseroxidationsteichen, der genannten Art die im Anspruch 1 beziehungsweise
die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale vorgesehen.
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Mit
den erfindungsgemäßen Maßnahmen
ist in einfacher Weise erreicht, dass das Abwasser dann, wenn in
der Tropfkörpereinheit
durch Biofilmreaktion eine gezielte Nitrifikation des Abwassers
erreicht werden soll, zuvor in erhöhtem beziehungsweise ausreichendem
Maße mit
Luftsauerstoff angereichert wird. Dadurch ist es beispielsweise
möglich, auch
flache unbelüftete
Abwasseroxidationsteiche durch eine hiermit gegebene zusätzliche
biologische Reinigungsstufe stabil zu halten.
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Mit
den Merkmalen nach einem der Ansprüche 2 bis 4 ist eine Behandlungszirkulation
von zuströmenden
und innerhalb der Tropfkörpereinheit rückgeführtem Abwasser
möglich,
was zu einer verbesserten und regulierbaren Nitrifikation führt. Somit kann
je nach Bedarf das innerhalb der Tropfkörpereinheit rückgeführte Abwasser
mit dem neu zugeführten
Abwasser je nach Bedarf mehrfach vermischt und in entsprechender
Weise mit Luftsauerstoff angereichert werden.
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Mit
den Merkmalen nach Anspruch 5 ist eine nach Bedarf durchzuführende Reinigung
der Tropfkörper
vorgesehen.
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Bei
der Anwendung eines derartigen Verfahrens bei Abwasseroxidationsteichen
ist es gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 6 zweckmäßig, das aus
den flachen unbelüfteten
Abwasserteichen zugeführte
Abwasser in vorgenannter Weise aufzubereiten und das mit Luftsauerstoff
angereicherte Abwasser in den oder die Abwasseroxidationsteiche
rückzuführen. Durch
eine derartige hierdurch mögliche mehrmalige,
vorzugsweise tägliche
Zirkulation und Belüftung wird
den Anforderungen an belüftete
Abwasseroxidationsteiche in einfacher Weise entsprochen, ohne die
dort vorgegebenen bautechnischen Tiefenparameter berücksichtigen
zu müssen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung nach Anspruch 7 sind die Merkmale nach Anspruch
8 vorgesehen, so dass in dem Ansaugbereich der Drucklufthebeeinrichtung
ohne Weiteres eine Vermischung von neu zugeführtem Abwasser und Abwasser,
das die Tropfkörpereinheit durchsickert
hat, gegeben ist.
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Vorzugsweise
wird gemäß den Merkmalen nach
Anspruch 8 ein Schacht vorzugsweise außerhalb eines Abwasseroxidationsteiches
vorgesehen, in welchem sowohl die Tropfkörpereinheit als auch die Drucklufthebeeinheit
angeordnet sind. Dies führt zu
einer kompakten Bauweise einer derartigen Vorrichtung. Dabei ist
es zweckmäßig, die
Merkmale eines oder mehrer der Ansprüche 10 bis 12 vorzusehen.
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Um
Abwassermengen mit ausreichender Anreicherung von Luftsauerstoff
und ausreichender Nitrifikation aus der Vorrichtung gezielt beziehungsweise
geregelt ausbringen beziehungsweise in den Abwasseroxidationsteich
rückführen zu
können,
sind die Merkmale nach Anspruch 13 vorgesehen. Damit ist eine Umwälzung beispielsweise
des betreffenden Abwasseroxidationsteiches im Kreislaufbetrieb gewährleistet.
Zweckmäßigerweise
sind dabei die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 14 bis 16
vorgesehen, so dass in einfacher Weise nicht nur eine gezielte Vermischung
sondern auch eine gezielte Rückführung beziehungsweise
Abführung
des behandelten Abwasser erfolgen kann.
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Mit
den Merkmalen nach Anspruch 17, ggf. in Verbindung mit denen nach
Anspruch 18 ist eine Befreiung der Tropfkörper in der Tropfkörpereinheit
von Ablagerungen möglich,
wobei aufgrund der zur Druckluft gegenläufigen Abwasserströmung die
Ablagerungen gleichzeitig entfernt werden.
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Für eine weitere
Vereinfachung der Vermischung von neu zugeführtem Abwasser und durch die
Tropfkörpereinheit
behandeltes rückgeführtes Abwasser
sind die Merkmale nach Anspruch 19 vorgesehen.
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Mit
den Merkmalen des Anspruchs 20 und ggf. den Merkmalen eines oder
mehrerer der Ansprüche
21 bis 23 ist eine in bevorzugter Weise ausgestaltete Druckluft-Hebeeinrichtung
zur Abwasserbelüftung
für die
Vorrichtung zum Behandeln von Abwasser in beziehungsweise von beispielsweise
Abwasseroxidationsteichen vorgesehen.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen,
in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben
und erläutert
ist. Es zeigen:
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1 in
schematischer und längsgeschnittener
Darstellung eine Vorrichtung zum Behandeln von Abwasser in beziehungsweise
von Abwasseroxidationsteichen mit einer Tropfkörpereinheit und einer Druckluft-Hebeeinrichtung,
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2 in
vergrößerter Darstellung
eine bei der Vorrichtung nach 1 verwendete
Druckluft-Hebeeinrichtung
und
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3A und 3B jeweils
einen Schnitt längs
der Linie IIIA-IIIA
beziehungsweise IIIB-IIIB der 2.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 10 dient zum
Behandeln von Abwasser, wie es beispielsweise aus einem flachen
unbelüfteten
Abwasseroxidationsteich zugeführt
wird, und zwar sowohl zum Anreichern des Abwassers mit Luftsauerstoff
als auch zur Nitrifikation des zuvor mit Luftsauerstoff angereicherten
Abwassers in einem Biofilmreaktor und anschließendem Rückführen des so behandelten Abwassers
in den betreffenden Abwasseroxidationsteich. Diese Vorrichtung 10 dient
als zusätzliche
biologische Reinigungsstufe für
Abwasseroxidationsteiche und kann zur Stabilisierung von Abwasserkläranlagen,
die die vorgeschriebenen Reinigungsleistung nicht (mehr) erbringen,
eingesetzt werden.
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Hierzu
ist die Vorrichtung 10 mit einer Tropfkörpereinheit 11 in
Form eines Festbett-Biofilmreaktors zur Nitrifikation des Abwasser
und mit einer Druckluft-Hebeeinrichtung 12 zur Anreicherung
des Abwassers mit Luftsauerstoff vor dem Zuführen beziehungsweise dem Erstkontakt
des Abwassers in die beziehungsweise mit der Tropfkörpereinheit 11 versehen.
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Diese
aus Tropfkörpereinheit 11 und
Druckluft-Hebeeinrichtung 12 kombinierte Abwasserbehandlungs-Vorrichtung 10 ist
in einem mit einem Deckel 15 versehenen Schacht 13,
der beispielsweise außerhalb
eines flachen unbelüfteten
Abwasseroxidationsteichs oder eines Vorklärbeckens angeordnet ist zum
Schutz gegen tiefe Außentemperaturen
in entsprechender Weise unter der betreffenden Geländeoberkante 14 untergebracht.
Eine Zuleitung 16 für das
Abwasser vom betreffenden Abwasseroxidationsteich mündet beispielsweise
in halber Höhe
und an einem Bereich des Außenumfangs
des Schachtes 13, während
eine vorzugsweise mit Gefälle
versehene Abflussleitung 17 an beispielsweise einem gegenüberliegenden
Außenumfangsbereich
und in ausreichender Tiefe unter der Geländeunterkante 14 am Schacht 13 vorgesehen
ist.
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Die
Tropfkörpereinheit 11 besitzt
einen Korb 21, dessen beispielsweise zylindrische Umfangswandung
dicht ist, während
dessen Boden 22 perforiert beziehungsweise mit einer Vielzahl
von gleichmäßig verteilten
Durchbrechungen 23 versehen ist. Im Korb 21 sind
verschiedene Füllmaterialien
in Form poröser
Körper 24 vorgesehen,
wobei der Korb 21 im Wesentlichen vollständig ausgefüllt ist.
Auf den Boden 22 der Tropfkörpereinheit 11 ist
ein weit bzw. flächig
gezogener spiraliger feinporiger Druckluftspülschlauch 20 angeordnet,
der nach Bedarf eventuelle Ablagerungen an den porösen Körpern bzw.
Tropfkörpern 24 gegen
die rückfließende Abwasserströmung mit
Druckluft freibläst.
Der Druckluftspülschlauch 20 kann
von einer eigenen Druckluftquelle versorgt werden oder über ein
Ventil 56 mit einer noch zu beschreibenden Druckluftzuleitung 48 der Druckluft-Hebeeinrichtung 12 verbunden
sein. Der Außendurchmesser
des Korbs 21 ist kleiner als der Innendurchmesser des Schachtes 13,
so dass zwischen Korb 21 und Schacht 13 ein Ringraum 25 besteht,
in welchen die Zuleitung 16 mündet. Am Boden 27 des
Schachtes 13 sind gleichmäßig verteilt angeordnete Ständer 28 vorgesehen,
auf denen der Boden 22 des Korbes 21 aufsitzt.
Zwischen dem Boden 22 des so aufgeständerten Korbes 21 der
Tropfkörpereinheit 11 und
dem Boden 27 des Schachtes 13 ist damit ein Bodenraum 29 gegeben,
in dem das die Tropfkörpereinheit 11 durchsickernde
Abwasser und das über
die Zuleitung 16 zugeführte
Abwasser aufgenommen wird beziehungsweise sich vermischen kann.
Die Höhe
des Korbes 21 der Tropfkörpereinheit 11 ist
geringer als die Tiefe des Schachtes 13.
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Die
Druckluft-Hebeeinrichtung 12 durchdringt beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Tropfkörpereinheit 11 mittig
von unten nach oben. Dabei befindet sich das Ansaugende 47 eines
Saugrohrs 31 der Druckluft-Hebeeinrichtung 12 im
Bodenraum 29 während
sich eine Belüftungseinheit 32 bodennah innerhalb
des Korbes 21 der Tropfkörpereinheit 11 befindet.
Ein Druckluftanschluss 46 der Belüftungseinheit 32 ist
mit einer Druckluftleitung 48 verbunden, die oberhalb des
Korbes 21 durch den Schacht 13 nach außerhalb
der Vorrichtung 10 geführt
ist. Das sich am Saugrohr 31 abgewandten Ende der Belüftungseinheit 32 befindende
Druckrohr 33 ist durch die Tropfkörpereinheit 11 nach
oben und aus dem Korb 21 herausgeführt, wobei die druckseitige
Mündungsöffnung 49 des
Druckrohrs 33 in den Boden 51 einer oben offenen
Auffangeinheit 50 mündet.
Die Auffangeinheit 50 besitzt die Form einer kranzförmigen Auffangschale 52,
die in einem vertikalen Abstand zum oberen Ende des Korbes 21 einen
wesentlichen Teil der Querschnittsfläche des Korbes 21 beziehungsweise
der Tropfkörpereinheit 11 überdeckt.
Die Auffangschale 52 ist an einem Umfangsende über einen
Sperrschieber 53 oder ein anderes Absperrorgan mit einem
innerhalb des Schachtes 13 sich befindenden Abschnitt der
Abflussleitung 17 verbunden. Die Umfangswandung 54 der
Auffangschale 52 ist wellenförmig, zickzackförmig oder
dgl. ausgebildet und/oder in nicht dargestellter Weise mit radialen
Ausflussöffnungen
versehen. Damit können über diese
Ausflussbereiche und über
den einstellbaren Sperrschieber 53 die Teilmengen des aus
der Druckluft-Hebeeinrichtung 12 in die Auffangeinheit 50 austretenden
und einerseits abfließenden
und andererseits in die Tropfkörpereinheit 11 zurückfließenden Abwassers
reguliert werden.
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Mit
anderen Worten, über
die Zuleitung 16 wird Abwasser aus einem Abwasseroxidationsteich in
dem Ringraum 25 und den Bodenraum 29 des Schachtes 13 gebracht,
von wo aus die Druckluft-Hebeeinrichtung 12 das Abwasser
zur Auffangeinheit 50 hin befördert und dabei das Abwasser
mit Luftsauerstoff über
die Druckluftleitung 48 beziehungsweise die Belüftungseinheit 32 anreichert.
Das Anheben des Abwassers über
bis zu zwei Metern Höhe
innerhalb der Tropfkörpereinheit 11 erfolgt
gegenüber
den Füllmaterialien
im Korb 21 in druck- und
flüssigkeitsdichter
Weise. Das mit Luftsauerstoff angereicherte Abwasser gelangt in
die Auffangeinheit 50, von wo aus zumindest eine Teilmenge
des nach oben geförderten
Abwasser in die Tropfkörpereinheit 11 rückgeführt wird
und dabei durch die Füllmaterialien 24 von oben
nach unten sickert und in den Bodenraum 29 eintritt. Im
Bodenraum 29 kann das mit Luftsauerstoff angereicherte
und in der Tropfkörpereinheit 11 behandelte
Abwasser entsprechend seiner Teilmenge mit dem durch die Zuleitung 16 zugeführten "frischen" Abwasser sich vermischen,
welches "Mischabwasser" dann wiederum mit
Hilfe der Druckluft-Hebeeinrichtung 12 in die Auffangeinheit 50 gebracht
wird. Somit kann in zirkulierender Weise das betreffende Abwasser
entsprechend behandelt und in den Abwasseroxidationsteich über die
Abflussleitung 17 zurückgeführt werden.
Die jeweiligen Mengen an rückgeführten beziehungsweise
abgeführtem Abwasser
werden durch den Sperrschieber 53 geregelt. Hiermit ist
es möglich,
das Abwasser mehrfach durch die Festbett-Tropfkörpereinheit 11 zur
Nitrifikation des Abwasser passieren zu lassen und immer wieder
mit Luftsauerstoff anzureichern. Beispielsweise ist ein Belüften durch
Sauerstoffeintrag bis über
8 mg O2 pro Liter bei einer Passage erreichbar.
Der betreffende Abwasseroxidationsteich kann auf diese Weise im
Kreislaufbetrieb umgewälzt
werden.
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Gemäß nicht
dargestellten Ausführungsbeispielen
kann die Abwasserbehandlungs-Vorrichtung 10 mit mehr als
einer Tropfkörpereinheit 11 und/oder mit
mehr als einer Druckluft-Hebeeinrichtung 12 versehen
sein. Es ist auch möglich,
eine oder mehr Druckluft-Hebeeinrichtungen um die Tropfkörpereinheit 11 im
Ringraum 25 vorzusehen, anstatt sie zentrisch in der Tropfkörpereinheit 11 anzuordnen.
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Anhand
der 2 und 3A sowie 3B ist
im Folgenden eine Druckluft-Hebeeinrichtung 12 der bei
der Vorrichtung 10 verwendeten Art beschrieben.
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Die
Hebeeinrichtung 12 besitzt ein Saugrohr 31 sowie
ein Druckrohr beziehungsweise Förderrohr 33,
zwischen denen eine Belüftungseinheit 32 angeordnet
ist, die eine Vorrichtung darstellt, die dem Eintragen von Druckluft
in die Flüssigkeit
dient.
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Das
Saugrohr 31 und das Druckrohr 33 besitzen beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
einen runden Querschnitt und sind aus vorzugsweise dem gleichen
Material, beispielsweise einem Kunststoff wie PEHD. Saugrohr 31 und
Druckrohr 33, die denselben Querschnitt aufweisen, können auch
eine andere Querschnittsform besitzen und/oder aus einem anderen
Material sein. Die maximale Länge
des Saugrohres 31 soll 30 % der Länge des Druckrohres 33 nicht übersteigen.
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Die
Belüftungseinheit 32,
die zwischen dem Saugrohr 31 und dem Druckrohr 33 angeordnet
ist, besitzt ein Doppelrohr 34, das ein Außenrohr 36 sowie
ein zentrisch dazu angeordnetes Innenrohr 37 aufweist.
Das Doppelrohr 34 ist im Verhältnis sowohl zum Saugrohr 31 als
auch zum Druckrohr 33 in axialer Richtung relativ kurz,
das heißt,
die axiale Länge des
Doppelrohres 34 soll nicht größer als der Innen- oder Außendurchmesser
von Saugrohr 31 beziehungsweise Druckrohr 33 sein.
Das Außenrohr 36 besitzt
einen Deckel 38 und einen Boden 39, die jeweils
eine axiale Bohrung 41 beziehungsweise 42 aufweisen,
deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Saugrohrs 31 beziehungsweise des
Druckrohres 33 ist. Zwischen Deckel 38 und Boden 39 erstreckt
sich innerhalb des Außenrohres 36 das
Innenrohr 37, dessen Innendurchmesser gleich den Durchmessern
der beiden Bohrungen 41 und 42 ist und derart
zentrisch zum Außenrohr 36 angeordnet
ist, dass der Innenraum des Innenrohrs 37 mit den axialen
Bohrungen 41 und 42 fluchtet. Die axiale Länge des
Innenrohrs 37 entspricht der axialen lichten Weite zwischen
Deckel 38 und Boden 39.
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Das
Innenrohr 37 besteht aus einem druckbeständigen luftdurchlässigen Material,
wie beispielsweise gepresstes HD PE Granulat. Die Wanddicke des
Innenrohres 37 beträgt
etwa 5 bis 10 mm. Sie ist lediglich zur Darstellung des grobporigen
Materials in 3B größer gezeichnet. Zwischen dem Außenumfang
des Innenrohres 37 und dem Innenumfang des Außenrohres 36 besteht
ein ringförmiger Zwischenraum
beziehungsweise Ringspalt 43, der zum Innenraum 44 des
Innenrohres 37 beziehungsweise zu den axialen Bohrungen 41 und 42 und
nach außen
hin druck- und luftdicht verschlossen ist.
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In
den Ringspalt 43 führt
durch das Außenrohr 36,
dessen Innen- beziehungsweise Außendurchmesser mindestens das
1,5-Fache und maximal
das 2-Fache des Durchmessers von Saugrohr 11 beziehungsweise
Druckrohr 33 ist, ein radial angeordneter Druckluftanschluss 46.
Ein Stutzen 45 dieses Druckluftanschlusses 46 ist
an einer Stelle des Außenumfanges
des Außenrohrs 36 und
dem luftdurchlässigen
Innenrohr 37 gegenüberliegende
angeordnet und in nicht dargestellter Weise mit einer Druckluftquelle
verbunden.
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Wie
sich aus 3B ergibt, sind die einander
gegenüberliegenden
Enden von Saugrohr 31 und Druckrohr 33 an Deckel 38 beziehungsweise
Boden 39 druck- und luftdicht angebracht, beispielsweise mittels
Verschweißen,
Verkleben oder ähnlichem. Der
Durchmesser des Innenraums 44 beziehungsweise der axialen
Bohrung 41 und 42 entspricht dem Innendurchmesser
von Saugrohr 31 und Druckrohr 33.
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Die
Anordnung der Hebeeinrichtung 30 innerhalb beispielsweise
eines mit Flüssigkeit
gefüllten Behälters, Schachtes
oder dergleichen ist lotrecht. Wird durch den Stutzen 45 des
Druckluftanschlusses 46 Druckluft in den Ringspalt 43 eingebracht,
so wird diese durch das luftdurchlässige Innenrohr 37 gedrückt und
gelangt als feine Luftblasen in den mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum 44.
Die feinblasige Druckluft steigt auf und vermischt sich mit der
Flüssigkeit
beziehungsweise dem Abwasser, so dass es auf Grund des sich vergrößernden
Volumens zu einer Verdrängung
in aufsteigender Richtung kommt. Demzufolge kommt es unterhalb der
Belüftungseinheit 32 zu
einer Sogwirkung im Saugrohr 31 und in Folge davon strömt die Flüssigkeit
beziehungsweise das Abwasser ständig
nach. Auf Grund des flüssigkeitsfreien
Ringspaltes 43 und der Druckluftströmung von radial außen nach
radial innen durch das Innenrohr 37 bleibt das feinblasige
Einbringen der Druckluft in die zu hebende Flüssigkeit stets erhalten. Eine homogene
Sogwirkung und damit Förderung
der Flüssigkeit
ist gewährleistet.
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Die
Druckluft-Hebeeinrichtung 12 für das Umwälzen und ständige Belüften der Flüssigkeit beziehungsweise des
Abwassers wird in einen Pumpenschacht so montiert, dass die Belüftungseinheit 32 ständig unter
dem minimalen Wasserspiegel liegt. Der Abstand zwischen dem unteren
Eingangsende des Saugrohres 31 der Hebeeinrichtung 12 und
einer Pumpenschachtsohle sollte etwa 35 cm betragen. Die Länge des
Druckrohres 33 soll maximal das Zweifache der Eintauchtiefe
des Druckrohres 33 in die Flüssigkeit beziehungsweise das
Abwasser betragen.