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Behandlungsbecken zur biologischen Reinigung von Abwässern Behandlungsbecken
zur biologischen Reinigung von Abwässern sind bekannt. Insbesondere sind solche
bekannt, die im Beckengrund angeordnete Verteflerplatten und unter den Platten mündende
Zuführungskanäle zur gleichmäßigen Verteilung von BehandlungsIuft über die gesamte
Fläche des Behandlungsbeckens besitzen.
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Bei den bekannten Behandlungsbecken erfolgt die Reinigung von Abwässern
nach einem Verfahren, welches unter der Bezeichnung »Schlammaktivierung« bekannt
ist. Dabei wird das aufzubereitende Wasser mit einer Mikrobenkultur in Berührung
gebracht, die man durch Luftumwälzung im Wasser in Suspension hält. Die Mikroberrkultur
wird dadurch er-zeugt, daß man die Abwässer lange Zeit hindurch durchIüftet, wodurch
eine intensive Entwicklung der entsprechenden Bakterien und infolgedessen beschleunigte
Bildung einer großen Menge organischer Stoffe hervorgerufen wird.
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Die bekannten Behandlungsbecken, die mit im Beckengrund angeordneten
Verteilerplatten arbeiten, weisen beachtliche Nachteile auf; die Verteilerplatten
sind als poröse Platten ausgebildet, die also nicht Löcher oder Bohrungen, sondern
kleine Poren aufweisen, und die daher auch als »Filterplatten« bezeichnet werden.
Derartige Platten hielt man für erforderlich, um durch die Poren die Druckluft hindurchzudrücken,
mit der die Belüftung des zu behandelnden Wassers erfolgen sollte. Die Poren bei
derartigen porösen Filterplatten sind verhältnismäßig klein. Alsbaldige Verstopfungen
sind die Folge. Verunreinigungen wandern tatsächlich auch aus dem Wasser heraus
in die Poren ein, insbesondere wenn die Belüftung zeitweise unterbrochen wird. Im
übrigen ist die Installation offenbar aufwendig, dagleichsam die gesamte Sohle des
Behandlungsbeckens wie mit einem zweiten Boden mit derartigen Filterplatten, die
Platten gegeneinander abgedichtet, abgedeckt werden muß und unter dieser Abdeckung
eine Verteilerkammer erforderlich ist.
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An Stelle von Behandlungsbecken, die mit Filterplatten arbeiten,
sind auch solche bekannt, bei denen die DurchIüftung des Abwassers durch Injektion
von Preßluft durch poröse Leitungen oder durch mit kleinen Löchern versehene Rohre,
die auf dem Boden des Behandlungsbeckens oder an einer oder mehreren Seitenwänden
angebracht sind, erfolgt. Die Nachteile dieser bekannten Behandlungsbecken sind
die gleichen wie bei solchen, die mit Filterplatten arbeiten.
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Bei diesen bekannten Behandlungsbecken stört außerdem, daß die Sauerstoffmenge,
welche in die Abwässer eingebracht werden kann, wesentlich geringer ist als allgemein
angenomen wird. Die aus den Poren oder Filterplatten u. dgl. austretenden Luftbläschen
entstehen derart dicht nebeneinander, daß sie sich sehr leicht zu großen Blasen
vereinigen, ohne vorher mit den Abwässern in innigen Kontakt zu gelangen,
d. h. diese einwandfrei zu durchlüften. Der Wirkungsgrad der Durchlüftung,
d. h. die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge gegenüber der in das Wasser eingeblasenen
Sauerstoffinenge, liegt gewöhnlich bei 6 bis 811/o.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Behandlungsbecken
zur biologischen Reinigung von Abwässern mit im Beckengrund angeordneten Verteilerplatten
diese so zu gestalten, daß eine eichmäßige Verteilung der Behandlungsluft über die
gesamte Fläche des Behandlungsbeckens erfolgt, ohne daß irgendwelche Verstopfungen
auftreten. Sollten diese dennoch auftreten, so sollen sie leicht zu beseitigen sein.
Darüber hinaus soll der installationstechnische Aufwand bezüglich der Anordnung
der Verteilerplatten reduziert und auf komplizierte Abdichtungsmaßnahmen ganz verzichtet
werden.
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Die Erfindung betrifft ein BehandIungsbecken zur biologischen Reinigung
von Abwässern mit im Bereich der Sohle des Beckens angeordneten Verteilerplatten
und unter den Platten mündenden Luftzuführungskanälen zur gleichmäßigen Verteilung
von Behandlungsluft über die gesamte Fläche des Behandlungsbeckens und besteht darin,
daß die Verteilerplatten als Betonplatten mit seitlichen Aufstellkanten ausgeführt
sind und Ausnehmungen mit darin dicht eingesetzten, bis in den Bereich der Sohle
des Bekkens führenden Belüftungsrohren aufweisen, die
ihrerseits
mit öffnungen für den Luftdurchtritt versehen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist jedes Belüftungsrohr zwei öffnungen für den Luftdurchtritt auf, eine nahe
der Unterfläche der Verteilerplatte, die andere in einer Entfernung von
5 bis 10 cm unterhalb der ersten, während am unteren Rand ein Schlitz
angeordnet ist. Bei einem Behandlungsbecken nach der Erfindung ist die Verstopfungsgefahr
praktisch beseitigt. Eine weitere Verbesserung auch für ungünstige Fälle sowie eine
besonders gute Durchlüftung wird dadurch erreicht, daß die Löcher der Belüftungsrohre
bei einem Durchmesser von 2 bis 4 mm konisch ausgebildet sind und die Wandstärke
des Belüftungsrohres an der engsten Stelle der öffnungen etwa 1 mm beträgt.
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Nach der Erfindung sind die Verteilerplatten auf die ebene und horizontale
Sohle des Beckens aufclelegt und bedecken diese vollständig. Eine besonders intensive
Belüftung wird dadurch erreicht, daß die Belüftungsrohre zwischen 20 und
30 cm, vorzugsweise 30 cm, voneinander angeordnet sind.
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Beim Behandlungsbecken nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß
an der mit Verteilerplatten bedeckten Sohle im Winkel von etwa 451 aufsteigende
Seitenwände aus Beton angeschlossen sind. Schließlich kann bei einem Behandlungsbecken
mit Tauchwänden zur Unterteilung des Beckens in Belüftungs- und Absetzraum in den
Tauchwänden eine Reihe von Öff-
nungen mit verstellbaren Klappen angeordnet
sein.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß
bei einem Behandlungsbecken zur biologischen Reinigung von Abwässern nach der Erfindung
eine gleichmäßige Belüftung erfolgt, daß irgendwelche Verstopfungen praktisch nicht
mehr auftreten, und sollten sie dennoch auftreten, solche leicht beseitigt werden
können. Dabei ist der installationstechnische Aufwand bezüglich des Aufbaus bei
dem erfindungsgemäßen Behandlungsbecken gering, da auf komplizierte Abdichtungsmaßnahmen
ganz verzichtet werden kann und ebenso eine besondere Verteilerkammer nicht mehr
erforderlich ist. Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Behandlungsbeckens
ist es jedoch zu werten, daß der Wirkungsgrad der Durchlüftung, d. h. die
im Wasser aufgelöste Sauerstoffmenge gegenüber der in das Wasser eingeblasenen Sauerstoffmenge,
ganz erheblich, nämlich auf etwa 12%, gesteigert wird. Die Ursache hierfür ist darin
zu sehen, daß die Luftbläschen nicht mehr dicht nebeneinander entstehen, wie das
z. B. bei Filterplatten der Fall ist, sondern in demgegenüber großem Abstand auf
den Belüftungsrohren austreten. Sie vereinigen sich dadurch weitaus weniger schnell
zu größeren Luftblasen. In diesem Zusammenhang hat sich auch gezeigt, daß der Durchmesser
der Löcher in den Belüftungsrohren für den Wirkungsgrad von Bedeutung ist. So wird
beispielsweise der Wirkungsgrad bei Löchern mit einem Durchmesser von
2,5 mm wesentlich größer als bei Löchern, die einen Durchmesser von
5 mm aufweisen. Andererseits gewinnt man nicht viel dadurch, daß man den
Durchmesser der Löcher kleiner als 2 mm wählt. Vorzugsweise wird man daher für die
Löcher Durchmesser von 2 bis 3 mm wählen, auf alle Fälle jedenfalls kleiner
als 4 mm. Wie es sich gezeigt hat, beträgt unter diesen Umständen der Wirkungsgrad
der E
Durchlüftung etwa 12%.
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Die Wandungen des Behandlungsbeckens haben an solchen Stellen, an
denen keine Belüftung vom Bereich der Beckensohle her erfolgt, eine Neigung von
45', um Ablagerungen von Schlamm zu vermeiden. Diese Teile des Behandlungsbeckens
können als Absetzbereich verwendet werden, da die Abwässer in i dem erflndungsgemäßen
Behandlungsbecken nur wenig aufgewühlt werden und schnelle Wasserströmungen somit
nicht auftreten. Der Durchtritt der Ab-
wässer von dem Durchlüftungsbereich
in den Absetzbereich wird dabei durch die Reihe von neigungsmäßig einstellbaren
Platten geregelt. Der in den Absetzbereichen sich absetzende Schlamm gelangt wegen
der Neigung der Seitenwände wieder in den Entlüftungsbereich zurück.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine auf die Beckensohle
des Behandlungsbeckens aufgesetzte Verteilerplatte im Schnitt, Fig. 2 einen Ausschnitt
aus einer Verteilerplatte an der Durchgangsstelle eines Belüftungsrohres, F i
g. 3 einen Teilausschnitt durch ein Belüftungsrohr, F i g. 4 einen
Längsschnitt durch das Behandlungsbecken und F i g. 5 eine andere Ausführungsform
des Behandlungsbeckens.
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Die Sohle a des Behandlungsbeckens ist vollständig mit nebeneinanderliegenden
Verteilerplatten b
bedeckt, die aus Stahlbeton od. dgl. hergestellt sind und
mit ihren senkrecht nach unten weisenden Kanten c wie ein umgekehrter Kasten auf
dem Boden des Beckens ruhen, wobei sie zum Einsetzen und Herausnehmen mit entsprechenden
Einhängeorganen b' ausgerüstet sind.
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Die Verteilerplatten sind mit einer oder mehreren Reihen von Belüftungsrohren
d bestückt, die nach unten zur Sohle aus den Verteilerplatten herausragen,
wobei ihr oberes Ende offen und ihr unteres Ende verschlossen ist.
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Jedes Belüftungsrohr d weist zwei öffnungen e und
f auf sowie am unteren Ende einen V-förmigen Einschnitt. Die obere öffnung
e liegt dicht unterhalb der Verteilerplatte und ist etwa 5 bis
8 cm von der darunterliegenden öffnung f entfernt.
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Unter jede derartige Verteilerplatte b wird Preßluft durch
einen Verteilerkanal h über eine Leitung i geführt.
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Die durch die Leitung 1 einströmende Luft sammelt sich unter
der Verteilerplatte b, bevor sie durch die Öffnungen e und
f aus den Belüftungsrohren d entweicht. Die Abmessung der Luftdurchtrittsbohrungen
ist derart gewählt, daß für die durch die Belüftungsrohre d in das Becken
eingeführte Luft ein gewisser Druckverlust entsteht, der die Bildung eines Luftkissens
i begünstigt, welches stark genug ist, um sich frei nach allen Seiten unterhalb
der Verteilerplatte ausbreiten zu können.
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Der durch dieses Luftkissen j zurückgedrückte Wasserspiegel
k liegt in reichlicher Entfernung unter dem Boden der Verteilerplatte. Im
Prinzip wird die Öffnung e in einer derartigen Entfernung unterhalb der Verteilerplatte
b angeordnet, daß bei geringstem Luftdruck der Wasserspiegel k etwas
über der öffnung f liegt.
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Falls man mehr Luft durch die Leitung i unter die Verteilerplatte
eindrückt, wird der Wasserspiegel die Neigung haben, noch weiter abzufallen, da
aber durch die nunmehr frei werdende Öffnung f die Luft erneut in
verstärktem
Maße entweichen kann, wird dieses Ab-
fallen des Wasserspiegels nur gering
sein. Bei sehr starker Luftzufuhr kann der überschuß durch den Schlitz
g entweichen.
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Der Durchmesser der Belüftungsrohre d beträgt etwa
30 mm und kann in der Praxis zwischen 20 und 40 mm liegen. Die einzelnen
Belüftungsrohre sind in einer Entfernung zwischen 10 und 30 mm voneinander
in der Verteilerplatte angeordnet.
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Unter diesen Umständen erhält man stets eine einwandfreie Verteilung
der Luft im ganzen Durchlüftungsbereich in Form von Luftbläschen in einer Abmessung
und in gegenseitigem Abstand, der einen optimalen Wirkungsgrad der Durchlüftung
bei geringstem Energieverbrauch gewährleistet.
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Die Belüftungsrohre d können direkt in den Beton der Verteilerplatten
eingegossen sein. Man kann sie aber auch aus Gründen eines schnellen und leichten
Ausbaus in der in F i g. 2 dargestellten Art in die Verteilerplatten
b einsetzen. Hierbei ist jeweils eine Führung m in die Verteilerplatte
b eingegossen, die z. B. aus plastischem Material bestehen kann und durch
die das Belüftungsrohr d hindurchgeführt wird, wobei in der Führung eine
Ringnut mit einer Ringdichtung n, z. B. aus Gummi, vorgesehen ist, welche einen
luftdichten Abschluß zum Becken hin gewährleistet und gleichzeitig das Belüftungsrohr
in der Führung festhält.
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Von besonderer Bedeutung ist die Form der öffnungen e und
f in den Belüftungsrohren d. Es wurde festgestellt, daß diese Luftdurchtrittsbohrungen
unter Umständen sich durch fettige oder klebrige Substanzen zusetzen können. Diese
Gefahr besteht nicht, wenn am Luftdurchgang in die öffnungen keine Fläche vorhanden
ist, welche ein Festsetzen derartiger Substanzen ermöglicht. Aus diesem Grunde hat
man den Öffnungen e und f im Längsschnitt konische Form gegeben, wie dies
insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist. Auf diese Weise bleibt an der
engsten Stelle der Luftdurchtrittsbohruno, nur eine Wandstärke von weniaer als
1 mm stehen. Die Belüftungsrohre können aus Plastik oder auch aus Metall
hergestellt sein, z. B. aus Kupfer oder Aluminium.
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Die Verteilerplatten b liegen nur lose auf dem Grund des Beckens,
ohne daß sie irgendwie befestigt sind. rhre Stärke ist daher so ausreichend zu wählen,
daß ihr Gewicht in untergetauchtem Zustand höher ist als das Gewicht der von der
Luft unter den Verteilerplatten verdrängten Wassermenge.
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Die in den F i g. 4 und 5 im Querschnitt dargestellten
Behandlunasbecken sind als langgestreckter Kanal ausgebildet. Bei dem in F i
g. 4 dargestellten Behandlungsbecken wird das Abwasser durch den zentralen
Kanal o zugeführt, der in seiner ganzen Länge am Boden öffnungen o' aufweist. Das
gereinigte Wasser fließt in die Seitenrinnen p über und aus diesen den Verbrauchsstellen
zu.
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über den Verteilerplatten b befindet sich der zentrale Durchlüftungsraum
r, der seitlich durch leicht geneigte Tauchwände s begrenzt wird, welche öffnungen
s' aufweisen, über denen sich schräg zum Boden verlaufende Klappen t befinden. Die
Neigung dieser Klapen kann durch eine Kurbel t' verstellt werden. Die Tauchwände
s umschließen zusammen mit den anliegenden Wänden des Beckens die Absetzräume u.
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Der Aufbau des in F i g. 5 dargestellten Behandlungsbeckens
ist ähnlich, jedoch ist hier der Zuflußkanal o für das Schmutzwasser als Rinne an
der obersten Kante einer der Seitenwände des Beckens ausgebildet, während das gesäuberte
Wasser durch die an der oberen Kante der gegenüberliegenden Beckenwand angesetzte
Rinne p abgelassen wird. Das Bekken besitzt nur einen einzigen Absetzraum
u. Die durch die Kurbel t' betätigten Klappen t werden übrigens in ihrer Neigung
derart verstellt, daß die öffnungen s' zwischen dem Belüftungsraum und dem Absetzraum
etwas größer werden.
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Die Wirkung des erfindungsgemäßen Behandlungsbeckens soll abschließend
an einem Beispiel erläutert werden.
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Es wurde unter Verwendung einer Anlage nach der Erfindung eine alte
Wasseraufbereitungsanlage umgebaut. Der bei dieser Anlage vorhandene Durchlüftungsbereich
war 12 in lang und in der Höhe des Wasserspiegels 4,15 in breit bei einer Wasserhöhe
von 3 in, wodurch sich ein Gesamtinhalt von etwa 150 m3 ergab. An
diesen Durchlüftungsbereich schloß sich ein zusätzliches Absetzbecken mit einer
Oberfläche von 50 m2 an. Diese Anlage war mit perforierten Durchlüftungsrohren
ausgestattet und ermöglichte bei einem Luftverbrauch von durchschnittlich
300 m3/h eine Aufbereitung von 40 m3/h städtischer Abwässer.
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Beim Umbau wurde lediglich das zusätzliche Absetzbecken stillgelegt
und das Behandlungsbecken mit den Einrichtungen nach F i g. 5 bestückt. Als
Folge ergab sich eine Leistung von 100 M3/h aufbereitetem Abwasser bei gleichbleibendem
Luftverbrauch. Die Reinigung wird bei größter Energieersparnis erzielt, da das Ausfällen
von 1 kg Schlamm nur 0,5 kwh erfordert. Eine derartige Leistung konnte
bisher nur durch außerordentliche überdimensionierung der Anlage erreicht werden.