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Verfahren und Einrichtung zur feinblasigen, intermittierenden Abwasser-Belebtschlammbeluftung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur feinblasigen, intermittierenden
AbwasserlBelebtschlammbelüftung.
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Zur Abwasserreinigung mit Hilfe des Belebtschlammverfahrens ist es
bekannt, Druckluft in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zu drücken. Dabei kann
die Luft über verschiedene Luftverteilungseinrichtungen so in das Abwasser eingeleitet-werden,
daß eine grobblasige, mittelblasige oder feinblasige Belüftung entsteht. Je feinblasiger
die Belüftung ist, desto größer ist wegen der größeren Gesamtblasenoberfläche je
Luftmenge und wegen der geringeren Steiggeschwindigkeit der Luftblasen die Sauerstoffausnutzung.
Dieser große Sauerstoffeintrag der feinblasigen Belüftung wird nach neueren Belüftungsverfahren
noch dadurch erhöht, daß die Druckluft in ein überwiegend horizontal strömendes
Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingeblasen wird. Aus diesen Gründen besitzt die
einblasige Belüftung bei der Abwasserreinigung mittels des Belebtschlammverfahrens
eine große Bedeutung.
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Die bekannten Luftverteilungseinrichtungen für fein- bis mittelblasige
Belüftung besitzen allerdings den Nachteil der Verstopfungsgefahr. Beim Abschalten
der Belüftungsaggregate dringt Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch durch die kleinen
Luftaustrittsöffnungen der Luftverteilungseinrichtungen und steigt in den Luftzufuhrleitungen
bis in Höhe des Wasserspiegels des Belüftungsbeckens. Beim Einschalten der Belüftungsaggregate
muß das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch durch die erzeugte Druckluft wieder aus den
Luftzufuhrleitungen und den Luftverteilern herausgedrückt werden. Durch das Durchströmen
der feinporigen Luftaustrittsöffnungen mit Belebtschlamm verstopfen sich diese sehr
schnell.
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Eine feinblasige Abwasserbelüftung kann deshalb nur im Dauerbetrieb
mit einem Reservebelüftungsaggregat für den Fall des Stillstands des Hauptaggregats
durchgeführt werden.
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Die Erfindung bezweckt, einen intermittierender Belüftungsbetrieb
ohne Verstopfungsgefahr zu ermöglichen.
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Einer intermittierenden, feinblasigen Belüftung von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
wird gegenüber Dauerbetrieb aus folgenden Gründen der Vorzug gegeben.
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Bei intermittierender Belüftung kann das Belüftungsaggregat durch
ein einstellbares Schaltwerk so gesteuert werden, daß während eines Tages in vorbestimmten,
verschieden langen Zeitabschnitten Belüftungsbetrieb und Belüftungspause abwechselnd
einander folgen. Das Verhältnis zwischen Belüftungszeit und Belüftungspause wird
während eines Tages veränderlich so eingestellt, daß die in das Belüftungsbecken
geförderte Luftmenge dem schwankenden Abwasserzufluß eines Tages angepaßt ist. Da
die Drucklufterzeuger für den Spitzenzufluß bemessen werden müssen, kann bei geringem
oder fehlendem Zufluß durch die Belüftungspausen der intermittierenden Belüftung
Energie gespart werden.
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Bei intermittierender Belüftung kann das Belüftungsaggregat durch
die über das Zeitschaltwerk gesteuerten Belüftungspausen in seiner Gesamtfördermenge
gedrosselt werden. Dies wird an folgendem Beispiel erläutert: Das kleinste - Belüftungsaggregat
liefert eine Luftmenge, mit der im Dauerbetrieb der Abwasseranfall von etwa 500
angeschlossenen Einwohnern gereinigt werden kann. Bei einer Belebtschlarumanlage
für nur 100- angeschlossene Einwohner müßte im Dauerbetrieb der gleiche Energiebetrag
aufgewendet werden. Durch die einstellbaren Belüftungspausen des intermittierenden
Betriebs kann die Luftmenge so gedrosselt werden, daß nur eine Luftmenge für die
Reinigung des Abwasseranfalls von 100 Einwohnern gefärdert -wird. Dadurch wird der
Energieaufwand erheblich eingeschränkt.
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Bei intermittierender Belüftung können über das Zeitschaltwerk Belüftungspausen
so eingestellt werden, daß im Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch Denitrifizierungsprozesse
eintreten.
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Nun ist zwar bereits zur Verhinderung von Verstopfungen eine Vorrichtung
in Form eines längsgeteilten Luftverteilerrohres bekannt, dessen unterer Teil starr
und luftundurchlässig ist und dessen oberer
Teil aus einem auf Druckänderungen
durch Aufblähen und Zusammenfallen reagierenden, mit Luftaustrittsöffnungen versehenen
flexiblen Werkstoff besteht. Abgesehen davon, daß sich hierbei immer noch Schlammablagerungen
in den Luftaustrittsöffnungen absetzen können, ist diese bekannte Vorrichtung durch
die Notwendigkeit der speziell ausgebildeten Luftverteilerrohre aufwendig.
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Hier setzt die Erfindung ein, welche sich zur Aufgabe gestellt hat,
die Verstopfungsgefahr bei feinblasiger Belüftung unter Verwendung bisher üblicher
Luftverteilerrohre zu beseitigen, so daß auch ein intermittierender Belüftungsbetrieb
mit beliebig oft stattfindendem Ein- und Ausschalten der Belüftungsaggregate möglich
wird.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur feinblasigen Abwasser-Belebtschlammbelüftung
unter Verwendung eines Drucklufterzeugers, mit dem Druckluft über mit feinen Luftaustrittsöffnungen
versehene, im Belüftungsbecken unter Wasserspiegel angeordnete Luftverteiler in
das Abwasser gefördert wird.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß während
der Belüftungspausen in den zu den Luftverteilern führenden Luftzufuhrleitungen
ein solcher Druck aufrechterhalten wird, der ein Eindringen von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
in die Luftaustrittsöffnungen der Luftverteiler verhindert, und daß die hierfür
erforderliche Druckluft während der Belüftung des Abwassers gespeichert oder unmittelbar
nach Abschaltung des Drucklufterzeugers erzeugt wird.
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Die Erfindung schafft die Möglichkeit,- daß auch in Belüftungspausen
ein geringer Überdruck in den Luftzufuhrleitungen und in den Luftverteilern im Abwasser
-vorhanden ist, was zur Folge hat, daß verhältnismäßig kleine Luftmengen aus dem
Luft verteiler heraus strömen und dadurch ein Eindringen von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
in die Luftverteiler und damit ein Verstopfen derselben verhindert wird. Dabei muß
im Luftverteiler der genannte Uberdruck herrschen, da die Druckluft nicht genau
auf den anstehenden Wasserdruck eingestellt werden kann.
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Bei einer Belebtschlammanlage kann für verschiedene Zwecke Druckluft
benötigt werden, z. B. für Belüftung, Umwälzung sowie Wasser- und Schlammförderung.
Da die Luftaustrittsöffnungen deshalb unterschiedliche, Höhen und/oder Querschnitte
besitzen können, wird der während der Belüftungspausen aufrechterhaltene Druck in
den Luftzufuhrleitungen so eingestellt, daß ein Eindringen von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
indie meisten der Luftaustrittsöffnungen verhindert wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Einri-chtung zur-Durchführung des
Verfahrens unter Verwendung eines Drucklufterzeugers, mit dem Druckluft über Luftzufuhrleitungen
mit Luftaustrittsöffnungen versehenen, im Belüftungsbecken unter Wasserspiegel angeordneten
Luftverteilern zugeführt wird, wobei an die Luftzufuhrleitungen ein zweiter Drucklufterzeuger
zur Erzeugung des während der Belüftungspausen erforderlichen Luftdruckes angeschlossen
ist Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für größere Belebtschlammanlagen.
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Bei kleineren Belebtschlammanlagen, bei denen die für die Überbrückung
der Belüftungspausen not-
wendige kleine Druckluftmenge für sich wirtschaftlich nicht
mehr erzeugt werden kann, wird diese Druckluft während der Belüftungszeit von dem
Hauptdrucklufterzeuger erzeugt und vorteilhaft in einem an die Luftzufuhrleitung
angeschlossenen Druckkessel gespeichert. Aus diesem Druckkessel strömt während der
Belüftungspausen die für die Freihaltung der unter Wasserspiegel liegenden Luftverteiler
und deren Luftaustrittsöffnungen notwendige Luft ab.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist in
der Luftzuführungsleitung zwischen dem durchströmten Druckkessel und den Luftverteilern
ein vorzugsweise als Magnetventil ausgebildeter Absperrschieber und eine diesen
umgehende, gegebenenfalls mit Drosselventil versehene Drosselleitung vorgesehen.
Gleichzeitig mit dem Abschalten des Druckerzeugers am Anfang der Belüftungspause
schließt sich das hinter dem Druckkessel gelegene Magnetventil, und die im Druckkessel
gespeicherte Luft entweicht langsam in die Luftzufuhrleitungen, wobei sie durch
die das Magnetventil umgehende Drosselleitung gedrosselt wird.
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Reicht die auf diese Art gespeicherte Druckluft nicht aus, so kann
bei Beginn der vorgesehenen Belüftungspause das Magnetventil, das die Luftzufuhr
zu den Belüftern unterbricht, geschlossen werden, während der Drucklufterzeuger
weiter arbeitet, und den Druck im Druckkessel erhöht. Der Drucklufterzeuger kann
von einem gemäß weiterer Erfindung vorgesehenen verstellbaren Druckbegrenzungsschalter
abgeschaltet werden, wenn im Druckkessel ein ausreichender, vorbestimmter Druck
erreicht ist Damit diejenigen Luftverteiler, in die bei unter schiedlichen Höhen
und/oder unterschiedlichen Querschnitten der Luftaustrittsöffnungen Abwasser Belebtschlamm-Gemisch
eindringen kann, nicht bei jedem Aus- bzw. Einschalten des Belüftungsaggro gates
vollkommen durchströmt werden, können nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
Füllkörper in den Luftverteilern eingebaut sein, die einen P ringeren Querschnitt
als die inneren Abmessungen der Luftverteiler haben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer
Darstellung im Schnitt, F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 abgeänderte Ausführungsform,
F i g. 3 eine Einzelheit der Einrichtung im Schnitt und F i g. 4 einen Schnitt nach
der Linie IV-IV in Fig.-3.
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Mit 1 sind in der Zeichnung die mit Luftaustrittsöffnungen versehenen
Luftverteiler bezeichnet, welche in einem ein- oder mehrkammrigen Belüftungsbecken
10 angeordnet und an Luftzufuhrleitungen 4 angeschlossen sind.
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Die Luftzufuhrleitung ihrerseits ist an einem Hauptdrucklufterzeuger2
angeschlossen, welche die -für die Belüftung erforderliche Druckluft erzeugt.
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Das elektrische Schalt- bzw. Steuergerät der in den F i g. 1 und 2
ersichtlichen Einrichtung ist mit 11 bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist an die Luftzufuhrleitung
4 ein zweiter Drucklufterzeuger 2a angeschlossen, welcher zur Erzeugung des während
der Belüftungspausen aufrechterhaltenen Drucks
dient, wodurch ein
Eindringen von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in die Luftaustrittsöffnungen der
Luftverteiler 1 verhindert wird. Auch der zweite Drucklufterzeuger2a ist an das
elektrische Schalt-bzw. Steuergerät 11 angeschlossen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist in die Luftzufuhrleitung
4 zwischen dem Hauptdrucklufterzeuger 2 und den Luftverteilern 1 ein Druckkessel
3 mit dahinterliegenden, vorzugsweise als Magnetventil ausgebildetem Absperrschieber
5 eingeschaltet. Außerdem ist eine mit Drosselventil 6 versehene Drosselleitung
7 angeordnet, welche den Absperrschieber 5 umgeht. Der Druckkessel 3 ist mit einem
verstellbaren Druckbegrenzungsschalter 8 versehen, welcher den Drucklufterzeuger
2 abschaltet, wenn im Druckkessel 3 ein ausreichender vorbestimmter Druck erreicht
ist.
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In manchen Fällen liegen die Luftaustrittsöffnungen der Luftverteiler
1 an verschiedenen Höhen und/ oder sie besitzen verschiedene Querschnitte. Erfindungsgemäß
wird daher der in den Belüftungspausen erwünschte Druck so eingestellt, daß die
meisten der Luftaustrittsöffnungen von einem Eindringen von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
befreit sind. Damit aber diejenigen Luftverteilerl, in welche Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
eindringen kann, nicht jedesmal beim Ein- und Ausschalten vollkommen durchströmt
werden, sind gemäß Ausführungsform der Erfindung nach den F i g. 3 und 4 die etwa
rohrförmigen Luftverteiler 1 mit Füllkörpern 9 versehen, die einen geringeren Durchmesser
als der Innendurchmesser der Luftverteiler 1 aufweisen. Die Füllkörper 9 sind mit
Hilfe von Nocken 12 gegen die Innenwandung der Luftverteiler 1 abgestützt, so daß
sich zwischen Füllkörpern 9 und Luftverteilern 1 ein Ringraum bildet.