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Verfahren und Kläranlage zur biologischen Abwasserreinigung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Kläranlage zur biologischen Abwasserreinigung, wobei
das Abwasser über eine mechanische Vorreinigung dem Drehverteiler eines Tropfkörpers
zugeführt wird.
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Bei mechanisch-biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist es bekannt,
daß Abwasser mit Schlamm aus einem biologischen Tropfkörper dem Rohwasserzulauf
vor der mechanischen Reinigungsanlage zugeführt wird, um das Rohwasser zu verdünnen
und den biologischen Tropfkörper hochbelastbar zu machen. Durch diesen Vorgang wird
der biologische Rasen des Tropfkörpers, der sich ohne Verdünnung besonders in den
oberen Schichten als kittiger und klebriger Schlamm ablagert, in körnigen, spülbaren
Schlamm umwandelt und damit die Hochbelastbarkeit und sichere Ausspülung des Schlammes
erreicht.
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Weiter ist auch bekannt, daß biologisch gereinigtes und entschlammtesAbwasser
unmittelbar demTropfkörper als Verdünnungswasser zugegeben wird. Auch durch dieses
Verfahren wird auf gleiche Weise eine Leistungssteigerung gegenüber den biologischen
Tropfkörpern erreicht, die nur mit mechanisch gereinigtem Abwasser ohne Verdünnung
beschickt werden.
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Die Erfindung geht von der bekannten Maßnahme aus, daß bei Zuführung
des Abwassers über eine mechanische Vorreinigung zum Drehverteiler des Tropfkörpers
aus dem Tropfkörper ausgeschiedener Schlamm aus einem Nachklärbecken als Rücknahmeschlamm
wieder dem Tropfkörper zugeleitet wird. Um bei einer solchen Maßnahme die Leistung
des Tropfkörpers zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, daß der größte Teil des
Tropfkörperschlammes in Form eines hochkonzentrierten und in seiner Konzentration
einstellbaren Schlamm-Wasser-Gemisches in ständigem Kreislauf aus dem Nachklärbecken
über den Tropfkörper in das Nachklärbecken und der kleinere Teil des Schlammes als
Tropfkörper-überschußschlamm in ebenfalls regelbarer Menge der mechanischen Vorreinigung
zugeführt wird.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht in einem Tropfkörper eine
optimale Reinigung des Abwassers. Durch Erhöhung oder Verringerung der zur mechanischen
Vorreinigung zurückgeführten Schlammenge kann die Konzentration des Umlaufschlamm-Wasser-Gemisches
so gewählt werden, daß im Tropfkörper stets eine optimale Leistung erreicht wird.
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Der im Tropfkörper entstehende Schlamm wird bis zum Erreichen geeigneter
Konzentration im Umlauf gehalten, und erst dann wird ein Teil des Schlammes als
überschußschlamm zur Vorreinigung zurückgeführt. Der biologische Teil der Gesamtanlage
arbeitet dann praktisch als Belebtschlammanlage, bei welcher der Tropfkörper das
Belüftungsbecken ersetzt.
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Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß das mechanisch vorgereinigte
Wasser mit dem ihm zugeführten überschußschlamm aus dem Nachklärbecken aufgestaut
und zusammen mit dem hochkonzentrierten Tropfkörperschlamm-Wasser-Gemisch dem Tropfkörper
in einer über die 24 Stunden des Tages gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig verteilten
Menge zugeführt wird.
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Eine Kläranlage mit Vorklärbecken, Tropfkörper, Nachklärbecken und
davon ausgehender Rücklaufleitung für den Schlamm, zur Durchführung des vorgeschlagenen
Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß das Nachklärbecken zur Rückführung des
in seiner Trichterspitze gebildeten Schlamm-Wasser-Gemisches mit einer Entnahmevorrichtung
versehen ist, die aus einem mit seiner Einlaßöffnung in geringem Abstand über der
Trichterspitze liegenden Schlammsteigrohr sowie einem mit der Rücklaufleitung verbundenen,
das Schlammsteigrohr unter Bildung eines Ringraumes umgebenden Behälter besteht,
mit dem das Innere des Schlammsteigrohres zur Regelung der Konzentration des Schlamm-Wasser-Gemisches
über regelbare Auslaßöffnungen verbunden ist.
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Diese Kläranlage kann erfindungsgemäß weitergebildet werden, indem
die Rücklaufleitung in einen Rücklaufverteiler mündet, der aus einem über einen
Ablauf mit der Tropfkörperzuführung verbundenen Behälter sowie einen gleichachsig
in diesem angeordneten Standrohr gebildet ist, das über eine an
seinem
unteren Ende angeschlossene Leitung mit dem Vorklärbecken in Verbindung steht und
im Bereich seiner Füllhöhe mit regelbaren Einlaßöffnungen zur Verteilung des Schlamm-Wasser-Gemisches
in dem gewünschten Verhältnis versehen ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine der
verschließbaren Einlaßöffnungen des Standrohres an einer Tiefstelle des Behälters
angeordnet und der Behälter so groß bemessen ist, daß sandige Tropfkörperauswaschungen
sich darin absetzen und mit dem überschußschlamm laufend nach dem Vorklärbecken
ausgespült werden können.
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Eine weitere Ausführungsform der Kläranlage kennzeichnet sich dadurch,
daß die regelbaren Auslaßöffnungen an einem einen Teil des Schlammsteigrohres bildenden
Rohrstutzen angeordnet sind, der zur Durchspülung der Entnahmevorrichtung z. B.
durch eine Schnellkupplung lösbar mit dem anderen Teil des Schlammsteigrohres verbunden
ist. Dabei kann das Standrohr des Rücklaufverteilers mit der Leitung zur Durchspülung
des Rücklaufverteilers z. B. durch eine Schnellkupplung lösbar verbunden sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung eine mechanisch-biologische
Abwasserreinigungsanlage im Grundriß, bei welcher das Abwasser mechanisch gereinigt
wird und dann mit natürlichem Gefälle den Tropfkörper durchrieselt und nachher über
das Nachklärbecken zum Abfluß gelangt, F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 abgeänderte
Ausführungsform, bei welcher das Rohabwasser erst auf eine hochstehende mechanische
Reinigungsanlage gehoben wird, von der aus es mit freiem Gefälle über einen Beschickungsbehälter,
über einen biologischen Tropfkörper und über ein Nachklärbecken zur Vorflut abfließt,
F i g. 3 einen Verteiler für den Schlamm zum Tropfkörper und zur mechanischen Vorreinigung
im Schnitt und F i g. 4 eine Entnahmeeinrichtung für den Schlamm aus dem Nachklärbecken
im Schnitt.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 tritt das Rohabwasser in den
Kläranlagenzulauf 1 durch eine Rohrleitung ein und gelangt in die mechanische Abwasserreinigungsanlage
2. Hier wird es durch Verlangsamung der Durchflußgeschwindigkeit mechanisch gereinigt.
über eine Rohrleitung gelangt das Abwasser in das Pumpwerk 3. Durch eine Pumpe wird
hier das mechanisch gereinigte Abwasser gehoben und über eine Druckrohrleitung und
einen Drehverteiler auf den biologischen Tropfkörper 4 geleitet. Nach Durchrieselung
desselben sammelt sich des Abwasser auf der Tropfkörpersohle und fließt durch eine
Rohrleitung zum Nachklärbecken 5 ab. Das Nachklärbecken 5 kann als trichterförmiges
Absetzbecken ausgebildet sein, in welchem das vom Tropfkörper 4 kommende
und mit Schlammausspülungen vermischte Abwasser in der Nähe der Trichterspitze eingeleitet
wird. Um abfließen zu können, muß das Abwasser in dem Trichterbecken hochsteigen.
Es fließt sodann über eine überfallkante und über den Kläranlagenabfluß 6 zum Vorfluter
ab.
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Die aufwärts gerichtete Strömungsgeschwindigkeit wird dabei so gering
gehalten, daß der Tropfkörperschlamm nach der Trichterspitze absinkt und von . dort
in eine Entnahmeeinrichtung 7 des Nachklärbeckens abgeleitet wird. Von hier aus
strömt der Tropfkörperschlamm durch eine Rücklaufleitung 8
aus der Trichterspitze
des Nachklärbeckens zu einem Verteiler 9. Dort wird der größere Teil durch die Rücklaufleitung
10 zum Pumpwerk 3 bzw. Tropfkörper 4 geleitet. Der Rest des Schlammes wird als überschußschlamm
aus dem Verteiler 9 durch eine Rückführungsleitung 11 zum Kläranlagenzulauf 1 in
den mechanischen Teil der Kläranlage geleitet.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 strömt das Rohabwasser über
den Kläranlagenzulauf 12 entsprechend den durch Pfeile wie in F i g. 1 gezeigten
Fließweg zunächst zum Pumpwerk 13 und wird mit den Verunreinigungen durch Rohwasserpumpen
über eine Druckleitung in die höher gelegene mechanische Abwasserreinigungsanlage
14 gehoben. Mit Eigengefälle fließt das Abwasser von hier aus zum Beschickungsbehälter
15, der zur stoßweisen Abwasserzuführung zum biologischen Tropfkörper 16 dient.
Nach Durchtritt durch den Tropfkörper 16 gelangt das Abwasser in das Nachklärbecken
17 und fließt dann über den Kläranlagenablauf 18 zur Vorflut ab, während ein Teil
des biologisch gereinigten Abwassers sowie der in der Trichterspitze sich ansammelnde
Schlamm durch die Entnahmevorrichtung 19 im Nachklärbecken und durch die Rücklaufleitung
20 aus dem Nachklärbecken durch einen Verteiler 21 und die Zuführungsleitung
22 zum Pumpwerk 23 und von diesem zum Beschickungsbehälter 15 bzw. Tropfkörper
16 gelangt. Im Pumpwerk 23 wird der Tropfkörperschlamm gehoben, damit er vom höher
gelegenen Beschickungsbehälter 15 mit mechanisch gereinigtem Abwasser vermischt
mit freiem Gefälle durch den biologischen Tropfkörper 16 und in das Nachklärbecken
17 abfließen kann. Vom Verteiler 21 aus gelangt außerdem durch die Leitung
24 überschußschlamm in das Rohrabwasserpumpwerk 13.
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Der größte Teil des im Tropfkörper entwickelten Schlammes wird über
das Nachklärbecken, die Entnahmeeinrichtung im Nachklärbecken, den Verteiler und
über das Pumpwerk wieder dem Tropfkörper zugeführt. Der Umlauf wird solange fortgesetzt,
bis eine Tropfkörperschlamm-Abwasserkonzentration entsteht, die eine optimale Leistung
des Tropfkörpers ergibt. Durch das Verfahren wird die Entwicklung von polysaprobem
Schlamm in den obersten Tropfkörperschichten verhindert und damit auch eine Hochbelastbarkeit
und ein Nichtverkitten des Tropfkörpers erreicht.
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Gemäß F i g. 3 besteht der Verteiler aus einem Behälter 26, in welchen
eine Zuführungsleitung, die mit Schlamm-Abwasser-Gemisch aus dem Nachklärbecken
kommt, mündet, wie der Pfeil zeigt. In den unteren Boden des Behälters 26 ist eine
Abflußleitung 27 eingeführt, auf welche mittels einer Schnellkupplung
30 ein Standrohr 28 aufgesetzt ist. In dieses Standrohr sind unterhalb
des Wasserspiegels mehrere kurze mit Gewinde versehene Rohrstücke, die als Einlaßöffnungen
29 dienen, eingeschweißt, welche durch eine aufschraubbare Gewindekappe geöffnet
und geschlossen werden können. Der Behälter 26 weist außerdem ein Ableitrohr 31
auf, dessen Achse bezüglich des Zuflußrohres um einige Zentimeter tiefer angeordnet
ist. Wird nun z. B. Abwasser-Schlamm-Gemisch zugeleitet, dann staut sich innerhalb
des Behälters 26 die zugeführte Schlammenge auf, und es fließt schließlich der
Hauptteil
über die Rohrleitung 31 ab, während ein anderer Teil, soweit die Querschnitte der
Einlaßöffnungen 29 es ermöglichen, über die Abflußleitung 27 abfließt. Durch öffnen
mehrerer Einlaßöffnungen 29 läßt sich die im Behälter 26 ankommende Schlammenge
in einem gewünschten Verhältnis teilen und zum Abfluß bringen. Die Abflußleitung
27 führt den überschußschlamm zu der mechanischen Vorreinigung. Die Rohrleitung
31 führt mittelbar zum biologischen Tropfkörper.
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Die Entnahmeeinrichtung gemäß F i g. 4, durch welche der Tropfkörperschlamm
aus dem Nachklärbecken, vorzugsweise einem Trichterbecken, entnommen wird, besteht
au's einem Behälter 25, in welchem sich ähnlich wie bei der Ausführungsform nach
F i g. 3 ein Standrohr 32 befindet. Das Standrohr 32 ist über eine Schnellkupplung
33 mit einem Schlammsteigrohr 34 verbunden, welches kurz über der Trichterspitze
des Nachklärbeckens endet. Das Standrohr besitzt durch Schraubkappen verschließbare
Auslaßöffnungen 35. Mit 8 bzw. 20 ist eine vom Behälter 25 ausgehende Abflußleitung
bezeichnet, die zum Verteiler führt.
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Gemäß der Zeichnung drückt der im Nachklärbecken höhere Wasserstand
Schlamm-Abwasser-Gemisch aus der Nachklärbecken-Trichterspitze in das Schlanmmsteigrohr.
Das Schlamm-Wasser-Gemisch steigt hoch, und durch die verschließbaren Auslaßöffnungen
35 tritt es in den Ringraum des Behälters 25 und wird durch die Rohrleitung 8 bzw.
20 zum Verteiler abgeführt. Je mehr Auslaßöffnungen 35 für den Austritt des Schlamm-Wasser-Gemisches
geöffnet werden, desto größer wird die Menge des ausfließenden Tropfkörperschlamm-Abwasser-Gemisches,
welches dem Tropfkörper wie- ; der zugeführt wird. Je gleichmäßiger das Tropfkörperschlamm-Abwasser-Gemisch
über den Tropfkörper geführt wird, desto günstiger ist die Reinigungswirkung desselben.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die mechanische Reinigung mit Aufstauwirkung
und Verteilung des Abwassers über 24 Stunden des Tages durchzuführen.
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Um zu vermeiden, daß sandige Auswaschungen aus dem Tropfkörper den
Schlammkreislauf durch Ablagerungen im Nachklärbecken, in den Pumpen, im Drehverteiler
oder im Tropfkörper stören, kann durch kurzzeitiges Anheben des Standrohres 28 bzw.
32 das Wasserspiegelgefälle bedeutend vergrößert werden. Die bei normaler Fließgeschwindigkeit
nicht mitgenommenen Ablagerungen können damit ausgespült werden. Um auch feinere
sandige Bestandteile aus dem Schlammkreislauf laufend herauszunehmen, wird der Behälter
26 so groß vorgesehen, daß diese schwereren Bestandteile absinken und durch eine
vorgesehene tiefliegende Eintrittsöffnung in dem Abflußrohr für überschußschlamm
nach der Vorrichtung ausgespült werden.
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Zur weiteren Regulierung der zu- und abfließenden Umlaufschlammgemischmengen
können auch die Ein- bzw. Auslaßöffnungen 29 bzw. 35 der Standrohre 28 bzw. 32 durch
aufschraubbare Querschnittsblenden gedrosselt und die Durchtrittsquerschnitte und
damit auch die Durchflußmengen reguliert werden.