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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen
Reinigung von häuslichem Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren durch Belüftung
unter Schaffung optimaler Lebensbedingungen für die Bakterien und durch Absetzen
in einer nachgeschalteten Absetzstafe mit Nachklärbecken.
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Die biologische Reinigung häuslicher Abwässer nach dem Belebtschlammverfahren
wird in der Regel im kontinuierlichen Betrieb so durchgeführt, daß die Abwässer
zuerst zur Verklärung eine mechanische Stufe durchfließen, von dort in ein Belüftungsbecken
gelangen, -wo unter Eealtung einer gewissen Belebtschlammkonzentration, z. B.
3000 mg/l, und einer gewissen Belüftungszeit, z. B. 2 Stunden, die biologische
Reinigung erfolgt. Durch die Tätigkeit der Organismen des belebten Schlammes
werden die im Abwasser vorhandenen orgänischen Verunreinigungen adsorbiert und abgebaut.
Das überangebot an Nährstoffen führt zu einer starken Vermehrung der MikroorganisMen,
unter anderem Bakterien und bakterienfressende Organismen, und damit zu einer Zunahme
an belebtem Schlamm.
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Dieser Belebtschlamm muß anschließend aus dem Abwasser entfernt werden.
Das Abwasser gelangt dazu in ein Nachklärbecken, in welchem der im Wasser enthaltene
Schlamm abgesetzt wird. Das,so g r einigte und geklärte Abwasser verläßt
dann das er Nachklärbecken. Der im Nachklärbecken abgesetzte biologische
Schlamm wird teils zur Aufrechterhaltung der gewünschten Schlammkonzentration
in das Belüftungsbecken zurückgeführt, teils als überschuß-Schlamm Ein weiteres
abgezogen. bekanntgewordenes Verfahren (schweizerische Patentschrift 134
956) zur biologischen Reinigung von Abwässern schlägt vor, die bakterielle
Einwirkung je nach der Natur des zu reinigenden Abwassers in eine Anzahl von aufeinanderfolgenden
Stufen zu zerlegen, wobei in jeder Stufe jeweils eine bestimmte Art von Bakterien
verwendet wird, die auf das abzubauende, organische Material besonders abgestimmt
ist: Diese'Aüpassung erfolgt bei diesem bekanntgewordenen Verfahren dadurch, daß
in jeder, Stufe rein gezüchtete ausgewählte Mikroorganismen zugegeben oder sonstwie
zur Vor- oder Alleinherrschaft gebracht werden.
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Für den Abbau der in dem naturgemäß stoßweise anfallenden häuslichen
Abwasser enthaltenen organischen Verunreiiiigungeil müssen stets genügend. Bakterien
vorhanden sein. Andererseits muß aber auch für das Vorhandensein bakterienfressender
Organismen in genügender Menge gesorgt werden, um die Keimzahl im Ablauf einer Kläranlage
niedrig zu halten und, einen klaren Ablauf der Kläranlage zu erreichen. Sowohl bei
überwiegen der einen wie der anderen Organismen wird der Reinigungsgrad verschlechtert.
Bisher verwendete Anlagen sind nur. voll funktionsfähig, wenn ein ganz bestimmtes
Gleichgewicht zwischen den beiden Organismengruppen eingehalten wird. Ein derartiges
Gleichgewicht einzuhalten, ist bei den stets wechselnden Bedingungen im Zufluß solcher
Anlagen äußerst schwierig, da, wie weiter bekannt ist, die Lebensbedingungen der
beiden Organismengruppen verschieden sind. Während die Bakterien auch bei kleinen
Sauerstoffgehalten lebensfähig sind, sind die bakterienfressenden Protozoen in einem
solchen Milieu, kaum lebensfähig. Sie entwickeln sich vor--rangig in einem sauerstoffreichen
Abwasser. Durch ihre starke Vermehrung in sauerstoffreichem Ab-
wasser können
sie aber die Vermehrung der die Schmutzstoffe abbauenden Bakterien hindern.
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Es ist als nachteilig anzusehen, daß die nach dem bekannten Verfahren
arbeitenden Abwasserreinigungsanlagen sehr empfindlich auf Belastungsschwankungen
sind und deshalb meist sehr schwankende Reinigungsgrade aufweisen. Darüber hinaus
ist bei den bekannten Verfahren, bei denen der Ablauf aus der biologischen Stufe
in einer Nachklärstafe von den Schlammflocken befreit wird und geklärtes Abwasser
zum Abfluß gelangt, der Reinigungsgrad an sich ungenügend, weil das geklärte Abwasser
noch viele Bakterien enthält, unter denen sich auch pathogene Bakterien befinden
können.
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Daher liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs
genannten Axt zu schaffen, durch das eine weitgehende Reduzierung der im
Ab-
lauf der Nachklärstufe enthaltenen Bakterien erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Nachklärbecken
ein sauerstofffreies Abwasser entnommen und dieses in einer zweiten Belfiftungsstufe
derart belüftet wird, daß der Sauer-Stoffgehalt mindestens 4 mg/1 beträgt, und daß
durch Regelung der Schlanunkonzentration in der zweiten Belüftungsstufe der Ablauf
aus der der zweiten Belüftungsstufe nachgeschalteten Absetzstafe einen Sauerstoffgehalt
von mindestens 2 mg/1 aufweist.
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Durch dieseAufspaltung des Reinigungsverfahrens in zwei biologisch
voneinander getrennte Verfahrensstufen wird erreicht, daß in der zweiten Stufe für
die bakterienfressenden Organismen optimale Lebensbedingungen geschaffen werden.
Dagegen können in der ersten Verfahrensstufe die Bakterien ihre volle Lebenstätigkeit
entwickeln, so daß sie in genügender Menge vorhanden sind, um die in stark wechselnden
Mengen anfallenden Verunreinigungen jederzeit abbauen zu können. Der Abfluß aus
dem 1*#achklärbecken der zweiten biologischen Stufe ist daher auch bei Belastungsschwankungen
weitgehend fTei von Verunreinigungen und Bakterien.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßenVerfahrens gelangt vorgeklärtes
oder auch nicht vorgeklärtes Abwasser kontinuierlich in das Belüftungsbecken der
ersten Stufe und anschließend in die 'zugehörige nachgeschaltete Absetzstafe mit
Nachklärbecken. In dieser ersten Verfahrensstufe werden Beläftungszeit, mit Luft
eingetragene Sauerstoffmenge und Konzentration des biologischen Schlammes
so abgestimmt, daß der geklärte Ablauf dieser ersten Verfahrensstafe im nachgeschalteten
Absetzbecken nach einer bestimmten Verweilzeit keinen freien Sauerstoff mehr enihält.
Die in dieser Stufe mit dem zu klärenden Abwasser eingebrachten bakterienfressenden
Organismen werden in ihrer Entwicklung derart gehemmt, daß sie die volle Entwicklung
der Lebenstätigkeit -der Bakterien in der ersten Stufe nicht hindern. Die Belüftungszeit
wird bestimmt durch die zufließende Abwassermenge und das Volumen des Belüftungsbeckens;
der Sauerstoffgehalt wird durch die zugegebene Luftmenge eingestellt; die Schlammkonzentration
wird eingestellt durch Rückführen des im Absetzbecken sedimentierten, protozoenarmen
Anteils der Organismen.
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Das aus dem Absetzbecken abfließende Abwasser,
das
zur Hauptsache noch den nicht absetzbaren Teil der Bakterien enthält, wird nun in
das Belüftungsbecken der zweiten Verfahrensstufe und dann in das zug gehörige nachgeschaltete
Absetzbecken geleitet. In diesem Belüftungsbecken werden Belüftungszeit, eingetragene
Sauerstoffmenge und Schlammkonzentration so abgestimmt, daß ein Sauerstoffgehalt
von mindestens 4 mg, vorzugsweise über 5 mg Sauerstoff pro Liter Abwasser
erhalten wird und daß das aus dem nachgeschalteten Absetzbecken der zweiten Verfahrensstufe
abfließende, nunmehr geklärte Wasser nach einer bestimmten Verweilzeit noch mindestens
2 mg,/1, vorzugsweise 4 mg/1 freien Sauerstoff enthält. Auf diese Weise ist in der
ganzen zweiten Stufe an keiner Stelle ein sauerstoffarmes Milieu vorhanden, so daß
die bakterienfressenden Organismen ihre volle Lebenstätigkeit entwickeln können.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im folgenden
beschrieben.
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Das zu klärende häusliche Abwasser falle in einer Menge von
500 m3 pro Tag mit einem mittleren Gehalt an BSB, von 200 mg/1 an, wobei
die stündlich anfallende Abwassermenge stark schwankt. Sie betrage während der Tagesstunden
bis zu 40 M3/h, während der Nachtzeit falle sie auf 10 m3/h.
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Das nicht vorgeklärte Abwasser gelangt kontinuierlich in ein Belüftungsbecken
von 20 m3 Inhalt, so daß die Verweilzeit des Abwassers während der Tagesstunden
etwa 30 Minuten, während der Nachtzeit etwa 2 Stunden beträgt. Die Schlammkonzentration
wird durch Rückpumpen des im nachgeschalteten Absetzbecken sedimentierten Schlammes
auf 4000 bis 6000 mg Schlammtrockensubstanz pro Liter gehalten. Die Luft
wird in einer Menge von 50 m3/h 4 m unter der Wasseroberfläche grobblasig
in das Belüftungsbecken eingetragen. Es ergibt sich ein Sauerstoffgehalt im Belüftungsbecken
von etwa 2 mg/l. Das kontinuierlich aus dem Belüftungsbecken abfl*eßende Wasser
gelangt nach dieser Behandlung in das zugehörige Absetzbecken. Das Absetzbecken
besitzt ein Volumen von 100 m3 und ist in bekannter Weise so eingerichtet,
daß sich der sedimentierte Anteil des biologischen Schlammes an einer Stelle in
einer Konzentration von etwa 20 000 mg Trockensubstanz pro Liter sammelt,
so daß er zur Aufrechterhaltung der gewünschten Schlanunkonzentration im Belüftungsbecken
dorthin zurückgepumpt werden kann. Das geklärte Abwasser aus dem Absetzbecken der
ersten Verfahrensstufe enthält keinen freien Sauerstoff mehr, demgemäß ist der abgesetzte
Schlamm auch praktisch frei von bakterienfressenden Protozoen. Es gelangt
nun in das ebenfalls 20 m3 fassende Belüftungsbecken der zweiten Verfahrensstufe.
Auch hier werden 50 m3 Luft pro Stunde in gleicher Weise in das Belüftungsbecken
eingetragen wie in der ersten Stufe. Die Schlammkonzentration wird aber hier so
eingestellt, daß sie zwischen 200 und 500 mg/1 liegt. Der Sauerstoffgehalt
des Ab-
wassers beträgt hier etwa 5 mg/l. Das kontinuierlich aus dem
Belüftungsbecken der zweiten Verfahrensstufe abfließende Abwasser gelangt anschließend
in das zu dieser Stufe gehörende Absetzbecken. Auch dieses Absetzbecken besitzt
ein Volumen von 100 m3 und ist genau gleich ausgebildet wie dasjenige der
ersten Stufe. Auch hier wird der abgesetzte Schlamm zur Aufrechterhaltung der Konzentration
im Belüftungsbeck-en der zweiten Stufe dorthin zurückgepumpt. Der Abfluß aus dem
Absetzbecken ist absolut klar- und hat einen Sauerstoffgehalt von 4 mg/l. Die BSBI.-Konzentration
im Abfluß ist noch etwa 10 mg/l, was einer BSB.-Elünination von 95 % entspricht.
Zur Beibehaltung der gewünschten Schlammkonzentration wird aus beiden Stufen von
Zeit zu Zeit der zugewachsene Schlamm als Überschuß-Schlamm abgezogen und aus dem
System entfernt.