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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlammeindickung in mechanisch-biologischen Abwasser-Kläranlagen,
bei welchen biologisch wirksamer Schlamm aus einem Nachklärbecken
wieder in ein vorgeschaltetes Belebungsbecken zurückgeführt und überschüssiger Rücklaufschlamm
unter Pumpendruck einer Eindickvorrichtung zugeführt wird, wobei die Eindickvorrichtung
eine Siebwand aufweist, an deren Zuführungsseite sich aus dem überschüssigen Rücklaufschlamm
eine Schlammschicht aus Schlammpartikeln ablagert, welche in Intervallen abgetragen
wird, während
das die Siebwand passierende Filtrat wieder in den Reinigungsprozess
zurückgeleitet
wird.
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In
den heutigen mechanisch-biologischen Abwasser-Kläranlagen fallen erhebliche
Mengen an Dünnschlamm
an, deren Wassergehalt bei 97% und darüber liegt. Bei Schlamm aus
biologischer Reinigung oder chemischer Phosphorfällung beträgt der Wassergehalt sogar mehr
als 99%. Nach Entnahme solcher Schlämme aus dem Abwasserreinigungs-Prozess
werden diese unterschiedlichen Zwecken oder weiteren Behandlungsprozessen
zugeführt. Üblich sind:
- – Zwischenlagerung
in großen
Eindickbehältern und
anschließende
Nassausbringung auf landwirtschaftliche Flächen.
- – Transport
zu einer anderen Kläranlage
zur Weiterbehandlung bzw. Entwässerung.
- – Mechanische
Entwässerung.
- – Anaerobe
Schlammstabilisierung (Faulung).
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Um
den hohen Wasseranteil des Dünnschlammes
und die damit verbundenen hohen Investitions- und Betriebskosten
zu verringern, werden die Dünnschlämme aufkonzentriert.
Dies erfolgt entweder über
Band- oder Trommelfilter bzw. durch statische Eindickung mit kontinuierlichem
oder diskontinuierlichem Wasserabzug.
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In
der
DE 34 26 742 A1 ist
beispielsweise ein Schlammwasserabzug in einem Eindickbehälter beschrieben,
welcher ausschließlich
unter statischem Druck arbeitet, und bei welchem das verschmutzte Abwasser
von außen
durch die Sieb wand eines Siebzylinders als Filtrat in den Innenraum
des Siebzylinders abfließt.
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Zur
Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten, welche Schleimstoffe
enthalten, wie sie insbesondere Gülle aus Tieranlagen mit Sommergrasfütterung
aufweist, soll gemäß der
DE 40 04 148 C1 der Befüllraum eines
Pressschneckenseparators Schwingungen ausgesetzt werden. Die Viskosität des Gemisches
wird durch den stark bewegten Zustand der Schleimstoffe herabgesetzt,
so dass die schleimige Flüssigkeit
durch die Öffnungen
des Siebkorbes abfließen
kann. Durch die Aufkonzentration des Feststoffanteiles kann die
Förderschnecke
die Feststoffteile besser erfassen und einen Pressdruck aufbauen.
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Ähnlich wird
bei der Vorrichtung zur Entwässerung
von Schlämmen
gemäß der
DE 42 06 710 A1 verfahren.
In einem ersten Behandlungsabschnitt wird allein durch die Schwerkraft
des eingegebenen Schlammes eine Entwässerung in einer Siebfurche erreicht.
Anschließend
wird der in der Siebfurche befindliche Klärschlamm einer Vibrations-Intensivbehandlung
ausgesetzt um den Trockensubstanzgehalt auf einen Wert zu erhöhen, welcher
eine weitere Entwässerung
durch ein Druckblech ermöglicht.
Der Klärschlamm
wird bei diesem Verfahren über
die weitaus längste
Zeit des Gesamtvorganges einer Vibration unterworfen mit dem Ziel,
den Eindickvorgang zu intensivieren, aber nicht um den Abtrag einer auf
der Siebfläche
abgelagerten Schlammschicht zu erleichtern.
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Gemäß der älteren deutschen
Patentanmeldung
DE
100 59 839 A1 wird überschüssiger Rücklaufschlamm
aus dem Nachklärbecken
in eine Eindickvorrichtung gefördert,
wobei die Eindickvorrichtung aus einem Siebzylinder besteht. Durch
den statischen Druck wird der Rücklaufschlamm
in eine sich auf der Zylinderwand absetzende Schlammschicht und
das die Zylinderwand passierende Filtrat getrennt. Dabei wird der überschüssige Rücklaufschlamm
der Eindickvorrichtung unter Pumpendruck zugeführt, so dass der Pumpendruck
die Filtratabscheidung unterstützt.
Es hat sich aber gezeigt, dass beim intervallmäßigen Abtragen der auf der
Filterwand sich absetzenden Schlammschicht der Anteil an Schlammpartikeln
im Filtrat höher
ist als in den Zwischenintervallen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abscheidegrad weiter zu
verbessern. Zur Lösung
dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, während der Zeit, in welcher
die Schlammschicht von der Siebwand abgetragen wird (Schlammaustrag-Phase), die Förderung
von Rücklaufschlamm
in die Eindickvorrichtung zu unterbrechen und die Siebwand einer
Vibration auszusetzen. Dies geschieht zweckmäßig nach der Unterbrechung
der Förderung
des überschüssigen Rücklaufschlammes
und vor dem Abtragen der Schlammschicht von der Siebwand.
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Weitere
Merkmale der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele erläutert, wie
sie in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es
zeigen:
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1:
Ein Schema zum Verfahrensablauf des biologischen Reinigungsprozesses
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2:
Ein Ausführungsbeispiel
der Siebwand in Form eines Siebzylinders in in senkrechter Anordnung.
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Das
von groben Verunreinigungen befreite Abwasser wird dem Belebungsbecken 1 über den Zulauf 2 zugeleitet.
Im Belebungsbecken 1 sind Belüftungselemente 3 für die Zuführung fein
verteilter Luftblasen sowie eine Wasserumwälzeinrichtung 4 untergebracht.
Im Belebungsbecken 1 werden mittels Mikroben die im Abwasser
vorhandenen Schadstoffe abgebaut. Anschließend wird das im Belebungsbecken 1 biologisch
behandelte Abwasser mit vorwiegend noch lebenden Mikroben in das
Nachklärbecken 5 überführt. Der
sich auf dem Boden des Nachklär beckens 5 absetzende,
aus Mikroben gebildete Klärschlamm
gelangt über
den statischen Druck als Dünnschlamm
in das Rückschlamm-Pumpwerk 6.
Mittels der Rücklaufschlamm-Pumpe 7 wird
der im Belebungsbecken 1 für den Fortlauf des Prozesses notwendige
Rücklaufschlamm
mit seinen noch aktiven Mikroben in das Belebungsbecken 1 zurückgeführt, während der überschüssige Rücklaufschlamm mit
der Dünnschlamm-Pumpe 8 der
Eindickvorrichtung 9 zugeführt wird.
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Der
im Nachklärbecken
anfallende Klärschlamm
hat einen sehr hohen Wassergehalt, nämlich in der Regel über 97%
und muss von diesem Wasser möglichst
weitgehend getrennt werden, um hohe Folgekosten für Transport
und Beseitigung zu vermeiden.
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Nach
dem Beispiel der 2 besteht die Eindickvorrichtung 9 aus
dem Siebzylinder 10 mit dem Dünnschlamm-Anschluss 11,
der im Siebzylinder 10 angeordneten Schab- und Förderschnecke 12,
dem äußeren Mantel 13,
sowie der Druckleitung 14 mit dem Dickschlamm-Auslassventil 15.
Das gesamte Aggregat ist in einer oberen Lagereinheit 16 aufgehängt. Mittels
der Dünnschlamm-Pumpe 8 wird der überschüssige Rücklaufschlamm über die
Leitung 17 in den Innenraum des Siebzylinders 10 gepumpt.
Während
ein Großteil
des Wasseranteils mittels des Pumpendruckes durch die Siebwand in
die vom Mantel 13 gebildete äußere Ringkammer 18 gedrückt wird,
setzt sich Klärschlamm
auf der Innenseite des Siebzylinders 10 ab und bildet einen
Belag, welcher als eine zusätzliche
Filterhilfsschicht wirkt. Die Schab- und Förderschnecke 12 ist
im Siebzylinder 10 axial verschiebbar, so dass die Dicke
der Filterhilfsschicht gesteuert, oder auch der gesamte Belag abgeschabt
werden kann. Der sich im Siebzylinder 10 aufbauende Druck
kann über
den Pumpendruck der Dünnschlamm-Pumpe 8;
die Einstellung des Dickschlamm-Auslassventils 15 am Dickschlammaustrag
sowie die Dicke der sich aufbauenden Filterhilfsschicht gesteuert
werden.
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Normalerweise
wirkt die sich auf der Siebwand absetzende Schlammschicht als Filterhilfsschicht,
so dass ein optimaler Betrieb auch unter dem Pumpendruck der Dünnschlamm-Pumpe 8 gewährleistet
ist. Sobald aber diese Filterhilfsschicht durch die Schab- und Förderschnecke
von Zeit zu Zeit beseitigt wird, fehlt für eine gewisse Zeit die Wirkung der
Filterhilfsschicht, und als Filter dient lediglich die Siebwand.
Durch den Pumpendruck und beim Bewegen der Abstreifer können in
der Schlammaustrag-Phase mehr Schlammpartikel durch die Spalte der
Siebwand gedrückt
werden und mit dem Filtrat entweichen, als beim Vorhandensein der
Filterhilfsschicht. Dem wird dadurch begegnet, dass während der
Schlammaustrag-Phase die Förderung
des überschüssigen Rücklaufschlammes
in die Eindickvorrichtung unterbrochen wird, so dass in dieser Phase nur
der statische Druck des restlichen oder wieder zulaufenden Rücklaufschlammes
auf die Siebwand wirkt, wodurch Schlammpartikel nur in äußerst geringem
Umfang die Siebwand passieren können.
Die Unterbrechung der Förderung
des überschüssigen Rücklaufschlammes
in die Eindickvorrichtung 9 kann durch Abschalten der Dünnschlamm-Pumpe 8 oder auch
durch Öffnen
einer Abzweigleitung 22 mittels des Umschaltventiles 21 erfolgen.
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Bei
der Eindickung von biologischem Überschussschlamm
gemäß vorliegender
Erfindung ist einerseits die Rückbelastung
der Kläranlage
praktisch gleich Null, weil zur Aufrechterhaltung des biologischen
Abbaues ohnehin ein Anteil lebender Mikroben in den Kreislauf (in
das Belebungsbecken 1) zurückgeführt werden muss, und andererseits
ist der Abscheidegrad der Eindickvorrichtung hoch. Vorteilhaft wird
die Siebwand vor dem Abschabevorgang der Schlammschicht einer Vibration,
z.B, mittels eines Vibrotors 20 ausgesetzt, wodurch die
Trennung von Schlammpartikeln und Flüssigkeit gefördert wird. Bei
dem intervallmäßigen Aufbau
der Schlammschicht und deren Entfernung geht man zweckmäßig in folgender
Reihenfolge vor:
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Intervall I.) :Schlammaufbau-Phase
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- a) Dickschlamm-Auslassventil 15) geschlossen
- b) Beschicken der Eindickvorrichtung mit überschüssigem Rücklaufschlamm
- c) Aufbau einer Schlammschicht auf der Siebwand unter langsam
ansteigendem Druck durch die Dünnschlammpumpe
(8) bis zu einer gewünschten
Schichtdicke.
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Intervall II.): Schlammaustragphase
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- a) Vibration der Siebwand
- b) Abschalten der Dünnschlamm-Pumpe
(8) oder Zuschalten einer Abzweigleitung (22).
- c) Einschalten des Abstreifers (19) und Öffnen des
Dickschlamm-Auslassventils (15).
- d) Ausschalten des Abstreifers (19) und Schließen des
Dickschlamm-Auslassventils.
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Die
Siebwand ist vorzugsweise als Spaltsieb ausgebildet, da die keilförmigen Spalte
verstopfungsunempfindlich sind. Selbstverständlich können auch Siebflächen und
Siebzylinder anderer Form oder Wirkungsweise eingesetzt werden.
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Während der
eingedickte Schlamm durch die Dickschlamm-Druckleitung 14 in
einen Behälter 23 gefördert wird,
gelangt das Filtrat wieder über
den Filtrat-Ablaufstutzen 24 zurück in das Belebungsbecken 1.
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In
der Druckleitung 17 der Dünnschlamm-Pumpe 8 ist
ein einstellbares Überdruckventil 25 eingebaut,
um bei sich aufbauenden zu hohem Druck die Sicherheit der Anlage
zu gewährleisten.
Außerdem
ist wahlweise in der Druckleitung 17 ein Umschaltventil 21 vorgesehen,
welches die Abzweigleitung 22 zuschaltet, wenn die Förderung
von überschüssigem Rücklaufschlamm
zur Eindickvorrichtung 9 unterbrochen werden soll ohne
dass die Dünnschlamm-Pumpe 8 außer Betrieb
gesetzt wird.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 2 kann die Förderschnecke 12 über den
Motor 26 und die Antriebswelle 27 in Gang gesetzt
werden, und sie ist im feststehenden Gehäuse 28 mittels einer
Gleitbuchse 28a, sowie durch den Verstellmotor 31 über das
Ritzel 30 und die Verzahnung 29 um den Hub H axial
bewegbar.
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Alle
Steuersignale können
von einem Steuerschrank 32 aus an die einzelnen Steuerelemente geleitet
werden.