DE1130377B

DE1130377B - Process for the biological purification of waste water and round basins to carry out the process

Info

Publication number: DE1130377B
Application number: DEM33124A
Authority: DE
Inventors: Walter Kober
Original assignee: LUEBECK METALLHUETTE
Current assignee: LUEBECK METALLHUETTE
Priority date: 1957-02-04
Filing date: 1957-02-04
Publication date: 1962-05-24

Description

Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser und Rundbecken zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einem Rundbecken mit zentrisch gelegenem Ablauf und wenigstens einer am Umfang des Beckens angeordneten Einspeisung, mit Belüftung von der Beckensohle her mittels konzentrisch angeordneter, ringförmiger Luftverteiler und mit Zuführung von schlammhaltigem Rücklaufwasser. Ferner betrifft die Erfindung ein Rundbecken zur Durchführung des Verfahrens mit im wesentlichen waagerecht verlaufender Beckensohle und mit konzentrisch angeordneten, ringförinigen Luftverteilem.Process for the biological purification of waste water and round tanks for Implementation of the method The invention relates to a method for biological Purification of wastewater in a round basin with a centrally located drain and at least a feed arranged on the circumference of the pool, with ventilation from the pool bottom by means of a concentrically arranged, ring-shaped air distributor and with a feed of sludge-containing return water. The invention also relates to a round basin to carry out the process with the basin floor running essentially horizontally and with concentrically arranged, ring-shaped air distributors.

Das Prinzip der biologischen Abwasserreinigung durch aerobe Bakterien und der hierbei erforderliche Sauerstoffeintrag in das Wasser mittels Umwälzung des Wassers durch Belüftung, Einspritzen von Wasser, mechanische Umwälzung oder durch Verrieselung über biologischen Rasen und Kaskadenführung sind bekannt. Ebenso bekannt ist die Aufteilung der einzelnen Funktionen der biologischen Klärvorgänge, beispielsweise in eine Hauptabbaustufe, eine Nachklärstufe und eine Schlammaktivierungsstufe, die in mehreren gesonderten Becken, in einem durch Trennwände unterteilten Behälter oder in mehr oder minder unterteilten Langbecken angeordnet sind. Es ist auch bekannt, ein Becken durch Einbauten in einen mittig gelegenen Nachklärraum und einen in üblicher Weise mit Bodenbelüftung ausgerüsteten Belüftungsgraben aufzugliedern. Im Querschnitt, in seinen Strömungsvorgängen und seiner Beschickungsweise, bei der die Gesamtmenge des Abwassers und Rücklaufschlammes in den am Außenrand des Bekkens gelegenen Grabenanfang eingeführt wird, gleicht der Graben im wesentlichen den bekannten, lediglich gestreckt gebauten klassischen Belüftungsbecken älterer Bauweise. Wie bei diesen wird zwangläufig infolge anfänglicher überlastung im ersten Grabenteil ein Sauerstoffman,(,Yel, gegen Ende eine Sauerstoffübersättigung eintreten.The principle of biological wastewater treatment using aerobic bacteria and the required oxygen input into the water by means of circulation of the water by aeration, water injection, mechanical circulation or by trickling over biological turf and cascading are known. as well The division of the individual functions of the biological clarification processes is known, for example in a main extraction stage, a secondary clarification stage and a sludge activation stage, in several separate basins, in a container divided by partitions or are arranged in more or less subdivided long basins. It is also known one basin through built-in components in a central clarification room and one in the usual one Way to subdivide ventilation trenches equipped with soil aeration. In cross section, in its flow processes and its charging method, in which the total amount of the wastewater and return sludge into the beginning of the ditch at the outer edge of the basin is introduced, the trench is essentially the same as the known one, only stretched built classic aeration basins of older construction. How with these will be inevitable as a result of the initial overload in the first part of the trench an oxygen man, (, Yel, against At the end of an oxygen supersaturation occur.

Alle bekannten Verfahren erfordern einen großen Bauaufwand, komplizierte Einbauten und/oder störanfällige maschinelle Anlagen und weisen durchweg, trotz großem Aufwand, verhältnismäßig geringe Ab- bauleistungen auf, weil bei der üblichen Hintereinanderschaltung mehrerer voneinander getrennter Bekken der übergang von der einen zur anderen biologischenStufeplötzlichBelastungsänderungenbewirkt, welche die Abbauleistung des Belebtschlammes beeinträchtigen. Außerdem sind bei den bekannten Ausführungen bei periodisch ungleichmäßig anfallenden Ab- wassermengen zusätzlich Ausgleichsbecken erforderlich, um eine gleichbleibende Klärwirkung zu erzielen. Bei bekannten Kläranlagen in Form von langgestreckten rechteckigen Becken, oval oder rund angelegten Kanälen oder Gräben wird die Strömung im wesentlichen mit Hilfe in der Nähe des waagerechten Bodens befindlicher Belüftungseinrichtungen oder rotierender Bürsten bewirkt. Ferner ist es bekannt, in runden Becken zwecks einer in radialen Ebenen verlaufenden Umwälzung zentrisch einen zylindrischeu Schacht einzubauen, in welchem ein Schaufelrad mit senkrechter Achse läuft, so daß das Ab- wasser in dem Schacht nach oben transportiert wird. Hierbei wird die Luft durch eine unter dem Flüssigkeitsspiegel des Beckens angeordnete Belüftungsvorrichtung zugeführt. Ferner ist es bekannt, auf dein Boden eines Beckens Luftaustrittselernente umlaufen zu lassen, woben zugleich Mittel vorgesehen sind, die die Ablagerungen zu einem Sumpf transportieren.All known methods require a great deal of construction effort, complicated installations and / or failure-prone machine systems and, despite great effort, consistently show relatively low degradation rates, because with the usual series of several separate tanks, the transition from one biological level to the other suddenly causes changes in the load, which impair the degradation performance of the activated sludge. In addition, in the case of the known designs, in the case of periodically uneven amounts of waste water, additional compensation basins are required in order to achieve a constant clarifying effect. In known sewage treatment plants in the form of elongated rectangular basins, oval or round channels or ditches, the flow is essentially brought about with the aid of ventilation devices or rotating brushes located near the horizontal floor. It is also known to centrally build a cylindrical shaft in round basins for the purpose of circulation running in radial planes, in which a paddle wheel runs with a vertical axis, so that the waste water is transported upwards in the shaft. Here, the air is supplied through a ventilation device arranged below the liquid level of the pool. Furthermore, it is known to let air outlet elements circulate on the bottom of a basin, whereby means are also provided which transport the deposits to a sump.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen so zu verbessern, daß bei geringerem Aufwand an Raum und Kosten und bei weitgehender Betriebssicherheit ein größerer Reinigungseffekt erreicht wird, wobei die Voraussetzung für eine möglichst gleichmäßige Belastungsverteilung und einen ausgeglichenen Sauerstoffgehalt im gesamten Belüftungsraum weitgehend erfüllt wird. Diese Aufgabe. wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rücklaufwasser und Rücklaufschlamm in eine an der Innenseite des Rundbeckens anschließende konzentrische, äußere Beschickungszone im wesentlichen tangential in das trennwandlose Rundbecken eingesp--ist werden und daß das Abwasser in an sich bekannter Weise über eine ebenfalls konzentrische, an die Beschickungszone angrenzende und die Abwasserbeschickungszone bildende Ringfläche verteilt wird.The invention is based on the object of the known methods and to improve devices so that with less expenditure on space and costs and a greater cleaning effect is achieved with extensive operational reliability, whereby the prerequisite for a load distribution that is as even as possible and a balanced oxygen content in the entire ventilation space largely fulfilled will. This task. is achieved according to the invention in that the return water and return sludge into a concentric, outer loading zone essentially tangential to the part without a partition Round basins are saved and that the wastewater is transferred in a manner known per se a likewise concentric, adjoining the charging zone and the waste water charging zone forming ring surface is distributed.

Vorteilhaft ist es, zusätzlich Rücklaufschlamm in die zwischen Abwasserbeschickungszone und dem Ablauf gelegene Nachreinigungszone einzuspeisen.It is advantageous to additionally return sludge to the between the wastewater charging zone and to feed in the post-cleaning zone located at the drain.

Bei dem zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehenen Rundbecken ist erfindungsgemäß die Bekkensohle derart wellenförmig profiliert, daß die Wellen konzentrisch verlaufen und daß die Luftverteiler vorzugsweise über jedem zweiten Wellenscheitel liegen.In the case of the round basin intended to carry out this procedure According to the invention, the basin sole is profiled in a wave-like manner that the waves run concentrically and that the air distributor is preferably above every second Wave crests lie.

Bei der tangentialen Einspeisung von Rücklaufwasser und -schlamm entsteht eine Kreisströmung, die mit dem zum zentralen Ablauf strebenden Abfluß zu einer horizontalen Spiralströmung resultiert. Zusammen mit der später beschriebenen vertikalen Umwälzung durchräuft das zu reinigende- Wasser mit hoher Geschwindigkeit bei turbulenter Durchmischung einen langen Weg. Hierdurch werden mit dem Belebtschlamm sehr gute Kontaktmöglichkeiten geschaffen.When the return water and sludge are fed in tangentially, a circular flow is created which, together with the drain tending towards the central outlet, results in a horizontal spiral flow. Together with the vertical circulation described later, the water to be cleaned travels a long way at high speed with turbulent mixing. This creates very good opportunities for contact with the activated sludge.

Durch die Verteilung des Abwassers an mehreren Stellen in der mittleren Ringzone des Beckens wird die Abwasserbeschickungszone gleichmäßig belastet, wobei durch Verspritzen von Abwasser zugleich neben einer Niederschlagung von eventuell sich bildendem Schaum eine Aufrauhung und Vergrößerung der spezifischen Wasseroberfläche und damit eine zusätzliche Oberflächenbelüftung erreicht wird.By distributing the sewage in several places in the middle In the ring zone of the basin, the wastewater charging zone is evenly loaded, whereby by splashing wastewater at the same time in addition to a suppression of any foam that forms, a roughening and enlargement of the specific water surface and thus an additional surface ventilation is achieved.

Die äußere Beschickungszone, in die Rücklaufwasser und -schlamm eingespeist werden, bildet die Schlanunaktivierungszone. Das Rücklaufwasser wird durch Pumpen, vorteilhaft wegen der zusätzlichen Belüftung durch Mammutpumpen, aus der Nachklärzone nahe dem Beckenlauf entnommen.The outer feed zone, into which return water and sludge are fed forms the snake inactivation zone. The return water is pumped, advantageous because of the additional ventilation by means of mammoth pumps from the secondary clarification zone Taken near the course of the pool.

Durch die horizontal angeordneten, an sich bekannten Luftverteiler über dem profilierten Beckenboden wird eine vertikale Umwälzung bewirkt. Der horizontalen Spiralströmung, bedingt durch die Art der Zuführung von Rücklaufwasser und -schlamm, überlagert sich also eine vertikale walzenförinige Strömung.Thanks to the horizontally arranged, per se known air distributor A vertical circulation is created above the profiled pool floor. The horizontal Spiral flow, due to the type of return water and sludge supply, So a vertical, cylindrical flow is superimposed.

Durch die überlagerung der Spiralströmung mit der vertikalen Strömung wird neben der Belüftung zusätzlich ein allmählicher Konzentrationsausgleich in radialer Richtung erzielt.By superimposing the spiral flow with the vertical flow In addition to ventilation, there is also a gradual equalization of the concentration in achieved radial direction.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt Fig, 1 die Ansicht des Rundbeckens von oben, wobei einige Teile lediglich in der rechten Hälfte eingezeichnet sind, Fig. 2 eine Seitenansicht des Beckens im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1. The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment which is shown in the drawings. 1 shows the view of the round basin from above, with some parts only being shown in the right half, and FIG. 2 shows a side view of the basin in section along the line AA in FIG. 1.

Das Rundbecken mit Wandung 1 hat einen flachen Beckenboden 2. Dieser ist auf seiner oberen Seite durch ringförrnige Erhöhungen 3 profiliert.. Die Erhöhungen verlaufen in gleichmäßigem Abstand voneinander konzentrisch. Zwischen den Erhöhungen 3 ist der Beckenboden muldenförmig ausgebildet. In dem dargestellten Äusführungsbeispiel sind sieben konzentrische, ringförmige Erhöhungen 3 vorgesehen.The round basin with wall 1 has a flat basin floor 2. This is profiled on its upper side by ring-shaped elevations 3. The elevations run concentrically at an even distance from one another. The pelvic floor is trough-shaped between the elevations 3. In the illustrated embodiment, seven concentric, annular elevations 3 are provided.

In der Mitte des Beckens befindet sich das rohrförinige Abflußorgan'4, dessen obere Mündung etwas unter der Höhe des Beckenrandes, aber über dem Normalwasserstand liegt, der durch die Linie 7 angegeben ist. Der Mantel des Abflußorgans 4 ist in verschiedenen Höhen mit verschieden langen Schlitzen 6 versehen, deren Durchfluß sich durch den Rohrschieber 5 so einregeln läßt, daß sich der Wasserstand im Becken je nach Bedarf. in elastischen Grenzen beispielsweise zwischen den Linien 7 a und 7 b einstellt, wodurch möglicherweise ungleichförrnige, stoßweise auftretende Belastungen abgefangen und ausgeglichen werden können.In the middle of the basin is the tubular discharge organ'4, the upper mouth of which is slightly below the level of the edge of the basin, but above the normal water level, which is indicated by line 7 . The shell of the drain body 4 is provided at different levels with different lengths of slots 6 can be einregeln through the sleeve valve 5 so the flow, that the water level in the basin as needed. sets within elastic limits, for example between the lines 7 a and 7 b , whereby possibly uneven, intermittent loads can be intercepted and compensated.

Die Zuläufe für den Rücklauf sind gleichmäßig über den Beckenumfang verteilt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Zuläufe 8, 9, 10, 11 vorgesehen, von denen die Zuläufe 8 und 10 zur Zuführung des Rücklaufwassers und die Zuläufe 9 und 11 zur Zuführung des Rücklaufschlammes dienen.The inlets for the return are evenly distributed over the pool circumference. In the illustrated embodiment, four inlets 8, 9, 10, 11 are provided, of which the inlets 8 and 10 are used to supply the return water and the inlets 9 and 11 are used to supply the return sludge.

Das Auslaufende der Zuläufe ist so abgebogen, daß die zugeführten Mengen in gleichem Richtungssinne tangential zur Wandung 1 einströmen. Hierdurch wird eine im dargestellten Beispiel im Uhrzeigersinne verlaufende Strömung bewirkt.The outflow end of the inlets is bent in such a way that the supplied quantities flow in tangential to wall 1 in the same sense of direction. This causes a clockwise flow in the example shown.

Auf dem Kamm jeder zweiten ringförmigen Erhöhung 3 ist ein ringförmiger Luftverteiler 12 angeordnet, und jedem Luftverteiler 12 sind zwei ringförnüge Mulden 19 zugeordnet. Die Unterseite der Luftverteiler sind in bekannter Weise mit öffnungen von beispielsweise 2 bis 3 mm Durchmesser in beispielsweise 150 bis 250 mm Abstand versehen.An annular air distributor 12 is arranged on the crest of every second annular elevation 3 , and two annular troughs 19 are assigned to each air distributor 12. The underside of the air distributors are provided in a known manner with openings of, for example, 2 to 3 mm in diameter, for example 150 to 250 mm apart.

In dem dargestellten Ausfürungsbeispiel, in welchem sieben konzentrische, ringartige Erhöhungen auf der Oberseite des Beckenbodens 2 vorgesehen sind, sind Luftverteiler 12 auf dem Kamm der äußersten und der innersten, ringfönnigen Erhöhung sowie auf dem Kamm der - von außen gezählt -- dritten und fünften ringförmigen Erhöhung angeordnet.In the illustrated Ausfürungsbeispiel, in which there are seven concentric, ring-like protrusions on the top surface of the pelvic floor 2, air distributor are on the crest of the outermost and innermost, ringfönnigen increase as well as the crest 12 of - counting from the outside - the third and fifth annular Arranged increase.

Die Abwasserbeschickung erfolgt über eine über dem Becken liegende Ringleitung 13 durch Versprühen aus gleichmäßig darauf verteilten Sprühköpfen 14. Sie kann beispielsweise auch über mehrere Verteilerrinnen -erfolgen. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Abwasser über die Sprühkreise 15 oder in anderer Art auf eine Ringfläche von etwa 50 11/o des Beckens verteilt wird.The wastewater is charged via a ring line 13 located above the basin by spraying from spray heads 14 evenly distributed over it. It can also be done, for example, via several distribution channels. The arrangement is such that the wastewater is distributed via the spray circuits 15 or in some other way over an annular area of about 50 11 / o of the basin.

Durch die Art und Anordnung der Abwasser- bzw. Schlammbeschickung wird das Becken in drei Funktionszonen aufgeteilt, die in Fig. 2 eingezeichnet sind.By the type and arrangement of the wastewater or sludge feed the basin is divided into three functional zones, which are shown in FIG.

Die mit 1,6 bezeichnete Beschickungszone liegt unmittelbar am Beckenrand und nimmt etwa 25 11/o der Beckenoberfläche ein. Diese Zone wird mit Rücklaufschlamm und Rücklaufwasser durch die Zuläufe 8, 9, 10, 11 beschickt und dient als Schlammaktivierungszone. In dieser Zone wird der Schlamm nicht mit Abwasser belastet.The loading zone marked 1.6 lies directly on the edge of the basin and takes up about 25 11 / o of the basin surface. This zone is charged with return sludge and return water through inlets 8, 9, 10, 11 and serves as a sludge activation zone. In this zone, the sludge is not contaminated with wastewater.

Mit 17 ist die Abwasserbeschickungszone bezeichnet, die etwa 50 % der Beckenoberfläche bedeckt und über ihre ganze Fläche mit Abwasser beschickt wird. Diese Zone kann im Hinblick auf die Reinigung als erste biologische Stufe bezeichnet werden. Die der Bechenmitte zu gelegene Zone 18 ist die sogenannte Nachreinigungszone 18, die ebenso wie die Regenerierzone etwa 25 11/9 der Beckenoberfläche überdeckt. Auch in dieser Zone findet keine Ab- wasserbeschickung statt, jedoch kann wahlweise je nach Bedarf ein Zusatz von frischem Schlamm gegeben werden. Von dieser Zone wird das biologisch gereinigte Schlammwasser durch das Abflußorgan 4 abgezogen und dem Nachklärbecken, das nicht dargestellt ist, zugeführt. Es wird hervorgehoben, daß a - die drei Funktionszonen durch keine Zwischenwände voneinander getrennt sind.With 17 the wastewater charging zone is referred to, which covers about 50 % of the basin surface and is charged with wastewater over its entire surface. This zone can be referred to as the first biological stage with regard to cleaning. The zone 18 facing the middle of the basin is the so-called post-cleaning zone 18, which, like the regeneration zone, covers about 25 11/9 of the basin surface. Also in this zone does not waste water feeding place, but can optionally as needed an extra be given fresh mud. The biologically purified sludge water is drawn off from this zone through the drainage element 4 and fed to the secondary clarifier, which is not shown. It is emphasized that a - the three functional zones are not separated from one another by any partition walls.

In einer beispielsweisen Ausführungsform hat die Wandung 1 eine Höhe von etwa 2,50 m. Der Durchmesser des Beckens ist von der Größe des erforderlichen Belüftungsraumes abhängig, der sich aus der spezifischen Abhauleistung und der Durchsatzmeinge des Abwassers ergibt. Der Normalwasserstand des Beckens beträgt etwa 1,80 m und ist durch eine für eine normale Durchflußmenge bestimmte Einstellung der Schlitze 6 auf beispielsweise Linie 7 festgelegL Durch Aufstauen des Wassers bis zu dem durch die Linie 7b angedeuteten freien Auslauf des Abflußorgans 4 wird erreicht, daß Belastungsänderungen hinsichtlich Menge und Zusammensetzung des Ab- wassers in gewissen Grenzen im Rundbecken aufgefangen werden. Diese Möglichkeit ist besonders vorteilhaft, wenn periodisch anfallende Abwassermengen industriellen Ursprungs zu verarbeiten sind. Die Grenzwasserstände für das dargestellte Ausführungsbeispiel betragen bei7a etwa 1,60m und bei7 b 2,20m.In an exemplary embodiment, the wall 1 has a height of about 2.50 m. The diameter of the basin is dependent on the size of the ventilation space required, which results from the specific extraction rate and the throughput of the wastewater. The normal water level of the pool is about 1.80 m, and is, for example, line 7 festgelegL by damming the water up to the 7b by the line indicated free discharge of the discharge means 4 is achieved by a specific for a normal flow rate setting of the slots 6 so that load changes are collected in terms of quantity and composition of the waste water in certain limits in circular tanks. This option is particularly advantageous when periodic wastewater of industrial origin has to be processed. The limit water levels for the illustrated embodiment are about 1.60 m at 7a and 2.20 m at 7b .

Die vorbeschriebenen Vorgänge in der Belüftungsanlage ergeben in ihrem sinnvollen Zusammenwirken eine gleichmäßige Belastung und einen hierdurch ermöglichten ausgeglichenen Sauerstoffgehalt im Belüftungsraum. Dabei werden spezifische Abbauleistungen bis zu 6 kg BSB./m3 Belüftungsraum und Tag bei einer Abbauwirkung bis zu 97 11/o in nur einer Stufe erzielt. Durch den geringen Druckluftbedarf für die Beläftung von etwa 15 m3/kg BSB, bei etwa 2 in WS fallen nur geringe Betriebskosten an. Bei der hohen Abbauleistung und der einfachen Bauweise sind die Baukosten gering. Das Vermögen der Belüftungsanlage, auch Abwässer extiem hoher Konzentrationen mit beispielsweise 1000Omg Phenol/1 und anderen Belastungsstoffen und einem BSB 5 von 10000Omg/1 störungsfrei zu reinigen, macht diese Anlage auch besonders für Industriebetriebe, geeignet.The above-described processes in the ventilation system, in their meaningful interaction, result in an even load and a balanced oxygen content in the ventilation space made possible by this. Specific degradation rates of up to 6 kg BOD / m3 of ventilation space per day with a degradation effect of up to 97 11 / o are achieved in just one stage. Due to the low compressed air requirement for the ventilation of around 15 m3 / kg BOD, with around 2 in WS, only low operating costs are incurred. With the high dismantling rate and the simple construction, the construction costs are low. The ability of the ventilation system to clean wastewater of extremely high concentrations with, for example, 1000 mg phenol / 1 and other pollutants and a BOD 5 of 10,000 mg / 1, makes this system particularly suitable for industrial operations.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the biological purification of wastewater in a circular basin with a centrally located drain and at least one feed arranged on the circumference of the basin, with ventilation from the basin floor by means of concentrically arranged, ring-shaped air distributors and with the supply of sludge-containing return water, characterized in that the return water and return sludge are fed into a concentric, outer charging zone (16) adjoining the inside of the circular tank, essentially tangentially into the circular tank without dividing walls, and that the waste water in a manner known per se via a likewise concentric, to the charging zone (16) adjacent and the sewage charging zone (17) forming annular surface is distributed.

2. The method according to claim 1, characterized in that additionally return sludge is fed into the post-cleaning zone (18) located between the wastewater charging zone (17) and the outlet. 3. Round pool for carrying out the method according to claim 1 or 2 with a substantially horizontally extending pool bottom and with concentrically arranged annular air distributors, characterized in that the pool bottom is profiled in a wave-like manner that the waves are concentric, and that the air distributor (12) preferably over every second wave edge - 1 lie.

Considered publications: German patent specifications No. 426 766, 484 443, German utility model No. 1701 448; U.S. Patent Nos. 2,324,593, 2,624,704; British Patent No. 113,333; "Health engineer", 1954, issue 9/10, p. 162.