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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schwimmschlammabzug bei
der Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren.
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Bei
der biologischen Abwasserbehandlung nach dem aeroben Belebtschlammverfahren
wird im Abwasser Belebtschlamm suspendiert, in dessen Flocken Mikroorganismen
in Mischkulturen leben. Durch die spezielle Gestaltung des Verfahrens
wird erreicht, dass die partikulären
Stoffe und die Mikroorganismen in den Flocken festgehalten werden.
Die Mikroorganismen verwerten weitgehend die organischen Abwasserinhaltsstoffe
sowie die Nährstoffe und
vermehren sich dabei. Nach dem Abtrennen des Schlammes sind die
ursprünglich
im Abwasser enthaltenen partikulären
und gelösten
Stoffe weitestgehend eliminiert. Sie wurden als inerte Stoffe bzw. Stoffwechselprodukte
in den Schlamm aufgenommen oder als gasförmige Stoffwechselprodukte
in die Atmosphäre
abgegeben.
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Mit
zunehmenden Anforderungen an die Elimination von Nährstoffen
sind die mit dem Belebtschlammverfahren arbeitenden Kläranlagen
durch das vermehrte Auftreten von Blähschlamm, Schwimmschlamm und
Schaum in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Ursache dafür
ist das vermehrte Auftreten oder eine regelrechte Massenentwicklung
von Fadenbakterien, z.B. microthrix parvicella, im Belebtschlamm.
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Das
Auftreten von Fadenbakterien im Belebtschlamm kann praktisch nicht
verhindert werden. Deren Stoffwechsel verläuft durchaus im Sinne des Zieles
der Abwasserbehandlung. Durch einen hohen Anteil an Fadenbakterien
wird den Flocken jedoch eine sperrige Struktur aufgeprägt, so dass
solcher Belebtschlamm ein wesentlich größeres Volumen einnimmt als
ein Schlamm mit relativ wenigen Fadenbakterien. Während unter
normalen Bedingungen der Schlammvolumenindex ganzjährig unter
100 ml/g Trockensubstanz bleibt, liegt er im Schlamm mit hohem Anteil
an Fadenbakterien um 150 ml/g und auch weit höher. Derartiger Belebtschlamm
wird als Blähschlamm
bezeichnet.
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Die
hydrophoben Oberflächeneigenschaften der
fadenbildenden Mikroorganismen haben zur Folge, dass sie als Sammler
für Gasbläschen wirken,
die an ihnen haften bleiben. Schlamm mit hohem Anteil an Fadenbakterien
wird an der Oberfläche
der Belebung als Schaum bzw. Schwimmschlamm angereichert. Er bildet
dort eine separate Biozönose
mit besonders günstigen
Wachstumsbedingungen für
Fadenbildner. Nach den Regeln der Technik soll der Schwimmschlamm
aus der Belebung in die Nachklärung
geleitet werden, damit er durch den Schwimmschlammräumer der
Nachklärung
entfernt werden kann. Solange die Schwimmschlammräumung auf der
Nachklärung
hinlänglich
funktioniert, wird Schwimmschlamm als lästige, aber beherrschbare Erscheinung
betrachtet.
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Mit
dem verstärkten
bzw. massenhaften Auftreten von Fadenbakterien ist verbunden, dass
spätestens
im Falle des Auftretens von Blähschlamm
die Anforderungen an die Qualität
des Ablaufs aus der Kläranlage
nicht mehr erfüllt
werden können.
In der Regel kommt es in Situationen hoher hydraulischer Belastung
der Kläranlage
zuerst zum unkontrollierten Übertritt
großer
Mengen an Belebtschlamm über
das Klarwasser in den Vorfluter, anschließend reicht die im Kreislauf
verbliebene Menge an Belebtschlamm nicht mehr aus, um die geforderte
Eliminationsleistung einzuhalten.
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Ihnen
gemeinsam ist, dass ihr Erfolg oft von kurzer Dauer oder nicht sicher
ist oder einen permanenten und hohen Zusatzaufwand voraussetzt.
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Der
Einsatz spezieller Fällmittel
zum Beherrschen von Blähschlamm
wirkt nur dann sicher, wenn er ständig erfolgt, so dass hohe
Zusatzkosten entstehen. Eine über
längere
Zeit wirksame Zerstörung
der Fadenbakterien durch Kalken des gesamten Schlammes ist wegen
der kurzzeitig nicht vermeidbaren hohen Belastung des Kläranlagenablaufs
nicht gestattet.
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Das
mechanische Entfernen von Schwimmschlamm aus den Belebungsbecken über spezielle Vorrichtungen
ist eine Methode, den Schwimmschlamm zu reduzieren. Nach der
DE 100 15 441 A1 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Behandlung von biologischem
Schwimmschlamm bekannt, die auf der Flotation und der Stabilisierung
des durch die Konzentration erhaltenen Schwimmschlammkonzentrats
aufbaut.
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In
der
DE 43 12 540 C1 wird
ein Verfahren offenbart, welches über die Flotation und den tangentialen
Eintrag der Suspension in einen Reaktionsbehälter separierend wirkt.
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Schließlich geht
aus der
DE 41 12 377
A1 ein Kompaktreaktor für
die aerobe biologische Abwasserreinigung hervor, der einen biologisch
aktiven Reaktionsraum und einen darüber zentrisch angeordneten
Nachklärraum
offenbart.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schwimmschlammabzug
zur Verfügung
zu stellen. Die Vorrichtung soll universell für kontinuierliche Durchlaufanlagen
und diskontinuierliche SBR- Anlagen nach dem Belebtschlammverfahren
einsetzbar und sowohl für
Neubauten als auch für Nachrüstlösungen kostengünstig verfügbar sein.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Schwimmschlammabzug
mit einer Entnahmevorrichtung gelöst, die insbesondere dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Entnahmevorrichtung als schwenkbare
Skimmrinne ausgeführt
ist und über
eine Aufnahme an der Beckenwand befestigbar ausgebildet ist und
aus einem über
Spindeln und Mittellager bewegbaren Rahmen und damit in Verbindung
stehender Abzugsrinne aufgebaut ist, wobei die Abzugsrinne aus einem über ein
Gestänge
und eine Spindel schwenkbaren Vorderteil mit Einlaufkante und einem
zum Pumpkasten schräg
angeordneten Boden und einer feststehenden Rückwand besteht und dass die
Lage der Abzugsrinne zur Wasseroberfläche über die Spindeln einstellbar
ist und dass die Lage der Einlaufkante und damit die Entnahmemenge
der Entnahmevorrichtung über
die Spindel und das Gestänge
einstellbar ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine programmierbare
Regeleinrichtung vorgesehen, mit welcher die schwenkbare Skimmrinne über die
Messung der Eintauchtiefe der Einlaufkante den unterschiedlichen
Wasserständen
nachgefahren wird.
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Gleichermaßen vorteilhaft
ausgestaltet ist die Erfindung, wenn eine programmierbare Regeleinrichtung
vorgesehen ist, mit welcher die schwenkbare Skimmrinne über die
Messung der Dicke, Breite und Höhe
von Schwimmschlammflocken geregelt wird und dazu ein nach dem konduktiven
Prinzip arbeitender Schlammsensor vorgesehen ist.
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Damit
wird eine Vorrichtung geschaffen, die eine gezielte Anreicherung
und Trennung sowie die effektive Entnahme des leichten, mit Fadenbakterien angereicherten
Schlammes ermöglicht.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme
auf die zugehörigen
Zeichnungen. Es zeigen:
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1: Abzugsvorrichtung,
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2: Vorklassierung,
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3: Seitenansicht, schwenkbare
Skimmrinne mit Schlammsensor,
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4: Schlammsensor Draufsicht,
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5: Schlammsensor Schnitt
AA.
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In 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabenstellung mit einer Entnahmevorrichtung in Form einer dynamisch
geregelten und schwenkbaren Skimmrinne 20 für kontinuierlich arbeitende
Durchlaufanlagen dargestellt.
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Die
Entnahmevorrichtung wird als Abzugsvorrichtung für Überschussschlamm und in jeder Phase
der Entwicklung von Fadenorganismen gleichfalls zum Abzug von Bläh- und Schwimmschlamm
eingesetzt.
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Die
Entnahmevorrichtung besteht aus einer Aufnahme 1, die mit
der Beckenwand 19 über
eine Klemmverbindung oder Befestigungselemente verbunden ist. Eine
Klemmverbindung gestattet vorteilhaft den operativen Einsatz der
Vorrichtung.
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Der
Rahmen 2 der Entnahmevorrichtung stützt sich auf dem Mittellager 3 und
den zwei Spindeln 4 ab. Mit Hilfe der Spindeln 4 kann
die waagerechte Lage der Überlaufkante
der Rinne genau zum Wasserspiegel eingestellt werden, was Voraussetzung
für eine
gleichmäßige Eintauchtiefe
und einen quantifizierbaren Abzug ist.
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Am
Rahmen 2 ist die Abzugsrinne 5 und der Pumpenkasten 6 befestigt.
Im Pumpenkasten 6 befindet sich eine schwimmergesteuerte
Tauchmotor- oder Schlammpumpe, die den Überschussschlamm zur Nachbehandlung
in den Schlammstapel fördert. Die
Rinne 5 besteht aus einem schwenkbaren Vorderteil 7 und
einem zum Pumpenkasten 6 schräg angeordneten Boden 8,
in 1 als Strichlinie
dargestellt, und einer feststehenden Rückwand 9. Die Einlaufkante 10 des
Vorderteils 7 ist gekrümmt
gestaltet.
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Zur
Verstellung des Vorderteiles 7 dient ein regelbarer elektromotorischer
Antrieb 11 mit einer Spindel 12 und einem an das
Vorderteil 7 angeschlossenen Gestänges 13. Der Regelantrieb
erfolgt mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch.
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Die
Signale zur Regelung des schwenkbaren Vorderteiles 7 werden
durch einen Füllstandssensor 14 zur
Regeleinrichtung 16 gegeben.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Lösung beruht
auf der gezielten Regelbarkeit des Abzuges von Überschussschlamm nach vorheriger
Klassierung der Flocken.
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Mit
der programmierbaren Regeleinrichtung 16 wird das Betriebsregime
des Überschussschlammabzuges
vorgegeben. Einstellbar sind Abzugs- und Pausenzeiten, Abzugsmengen über Eintauchtiefe sowie
die Nachführung
der Einlaufkante 10 zum wechselnden Wasserstand.
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Bei
der Entnahme von Überschussschlamm wird
die Einlaufkante 10 des schwenkbaren Rinnenvorderteiles 7 mit
Hilfe des Regelantriebes 11 unter die Wasseroberfläche gestellt.
Die vorgegebene Eintauchtiefe bestimmt die Entnahmemenge. Die dafür notwendige
Regelgröße wird über die
Füllstandssonde 14 ermittelt.
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Im
Zusammenhang mit der Entnahmevorrichtung, welche in 1 dargestellt ist, wirkt erfindungsgemäß die Klassiereinrichtung
gemäß 2.
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Ein
vor und unter der Skimmrinne 20 angebrachtes Leitblech 17 führt mit
Unterstützung
eines Lufteintrages 18 zur Klassierung von leichten, mit
Fadenorganismen angereicherten Flocken und schweren Flocken mit
geringem Anteil von Fadenorganismen.
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Skimmrinne 20 und
Leitblech 17 werden im Becken an einer Stelle mit ruhiger
Strömung
angeordnet.
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In
der Zone vor dem Leitblech 17 findet bei beruhigter Strömung bereits
eine Vorklassierung der Flocken nach dem Schwerkraftprinzip statt,
so dass die schwereren, „gesunden" Flocken unter dem
Leitblech hindurchströmen.
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Die
leichteren Flocken bewegen sich oberhalb des Leitbleches 17.
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Der
zusätzliche
Lufteintrag 18 bewirkt die Anheftung feiner Luftbläschen an
die Flocken mit sperrigen Fadenorganismen, die daraufhin nach oben
steigen, sich vor der Skimmrinne 20 sammeln und abgezogen
werden.
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Eine
Sonderausführung
der Entnahmevorrichtung stellt der Einsatzfall „Schwimmschlammabzug" dar. Der Einsatzfall
wird wirksam, wenn auf Grund der Zusammensetzung des Rohabwassers und
bei herkömmlicher
Verfahrensführung
eine Massenentwicklung von Bläh-
und Schwimmschlamm auftritt. Für
diesen Fall wird unmittelbar vor dem Rinnenvorderteil 7 ein
Schlammsensor 15 angebracht, der bei Schlammstau über die
Regeleinrichtung 16 den Regelantrieb 11 in Gang
setzt.
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Der
Schlammsensor 15 ist in 3 bis 5 dargestellt und arbeitet
nach dem konduktiven Prinzip.
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In 3 ist eine erfindungsgemäße schwenkbare
Skimmrinne 20 mit Rückwand 9,
dem schwenkbaren Vorderteil 7 und der Einlaufkante 10 in Zusammenwirkung
mit dem Schlammsensor 15 dargestellt. Ein Rahmenelement 21 des
Sensors ist mit dem schwenkbaren Vorderteil 7 verbunden.
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Der
Schlammsensor 15 ist in 4 in
der Draufsicht mit den Führungen 22 für die leitfähigen Stifte 23 zu
sehen. Die Führungen 22 sind
in y-Richtung zueinander variabel beabstandbar. Dazu sind die Verbindungen
der Führungen 22 an
den Rahmenelementen 21 entsprschend auszubilden. Bevorzugt sind
die Verbindungen als Klemmverbindung ausgeführt, um auch sehr geringe Positionsveränderungen realisieren
zu können.
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In 5 ist ein Schnitt AA dargestellt,
welcher die Führungen 22 und
die daran variabel feststellbar angeordneten leitfähigen Stifte 23 zeigt.
Die leitfähigen
Stifte 23 sind an den Führungen 22 in z-Richtung
verstellbar, wodurch der Abstand der Stifte 23 zur Wasseroberfläche einstellbar
ist. Letztlich ist damit die Dicke der aufschwimmenden Schlammschicht
vorgebbar.
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Bei
Schlammansammlungen zwischen den oberhalb der Wasseroberfläche und
auf zwei parallelen Führungen 22 versetzt
angeordneten leitfähigen Stiften 23 wird
ein Signal ausgelöst
und an die Regeleinrichtung 16 weitergegeben.
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Die
Stifte 23 sind in drei Ebenen zur Einstellung der Empfindlichkeit
variabel einstellbar. Somit können
Länge,
Breite und Dicke der Schlammflocken vorgegeben werden, auf die die
Regeleinrichtung, beispielsweise durch Absenkung der Einlaufkante 10,
reagieren soll.
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Die
zum Wasserspiegel parallele Einstellung der Einlaufkante 10 und
die regelbare Eintauchtiefe des Rinnenvorderteiles 7 sichert
einen quantifizierten Schlammeinlauf in die Skimmrinne 20.
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- 1
- Aufnahme
- 2
- Rahmen
- 3
- Mittellager
- 4
- Spindel
- 5
- Abzugsrinne
- 6
- Pumpkasten
- 7
- Vorderteil
- 8
- Boden
- 9
- Rückwand
- 10
- Einlaufkante
- 11
- Antrieb
- 12
- Spindel
- 13
- Gestänge
- 14
- Füllstandssensor
- 15
- Schlammsensor
- 16
- Regeleinrichtung
- 17
- Leitblech
- 18
- Lufteintrag
- 19
- Beckenwand
- 20
- schwenkbare
Skimmrinne
- 21
- Rahmenelement
- 22
- Führungen
- 23
- leitfähige Stifte