DE1584994C - Verfahren und Einrichtung zum biolo gischen Reinigen von Abwasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologi- Beckenanfang nur Rücklaufschlamm eingeleitet wird, sehen Reinigen von Abwasser in Längsbecken sowie während Abwasser und Luft über die ganze Beckeneine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen länge gleichmäßig verteilt werden.
Verfahrens. ; Für die ganzen bisher bekannten Verfahren hat man

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art, dem 5 zwar aus dem Gesamtzulauf an zu reinigendem Absogenannten Gould-Verfahren, wird am Kopf eines wasser die dem Belüftungsbecken zuzuführende Ge-Längsbeckens Belebtschlamm zugeführt, während samtluftmenge berechnet, jedoch konnte dies — wie das zu reinigende Abwasser verteilt zugegeben wird, vorstehend erläutert worden ist — nicht verhindern, und zwar vorzugsweise in gleichen Teilen über die daß zum einen nicht mit optimalem Wirkungsgrad Beckenlänge verteilt. Die Luftzufuhr erfolgt gleich- io gereinigt und zum anderen beim Lufteintragen in das mäßig längs des Beckens. Untersuchungen an be- Becken unnötig Energie verbraucht wurde,
stehenden Anlagen,*/die nach dem Gould-Verfahren Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei betrieben werden, haben gezeigt, daß bei der Zufüh- einem Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung rung gleicher Abwassermengen längs des Belüftungs- ' in einem Längsbecken das Abwasser und den Sauerbeckens am Beckenende eine höhere Restverschmutzung 15 stoff auf solche Art und in solcher Menge zuzugeben, als am Beckenanfang auftritt, was bedeutet, daß eine daß bei geringstmöglichem Energiebedarf für die derart betriebene Anlage nicht die optimale Rei- Sauerstoffeintragung ein optimaler Reinigungseffekt nigungswirkung erreicht. Dies ist auch leicht zu pro Kubikmeter Belüftungsbecken erreicht wird. Bei erklären; denn wenn einem ersten Abschnitt des der Lösung dieser Aufgabe wurde von einem Verfahren Belüftungsbeckens beispielsweise ein Viertel des zu 20 _ZUm biologischen Reinigen von Abwasser in einem reinigenden Abwassers zugeführt wird und infolge- Längsbecken mit Hilfe von dem Abwasser zugesetztem dessen im ersten Abschnitt eine bestimmte Schlamm- Belebtschlamm ausgegangen, bei dem dem Abwasserbelastung besteht, so herrscht schon im nächsten strom längs des Beckens einstellbare Mengen zu Beckenabschnitt eine höhere Schlammbelastung in- reinigenden Abwassers und in längs des Beckens abfolge der geringeren Schlammkonzentration, da dort 25 nehmenden Mengen pro Längeneinheit auch Sauerwegen der bereits im ersten Beckenabschnitt züge- stoff, insbesondere Luftsauerstoff, beigemischt werden, führten Abwassermenge und der hierzu hinzu- Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an tretenden Abwassermenge für den zweiten Becken- jeder Zufuhrstelle so viel Abwasser und Sauerstoff zuabschnitt der Belebtschlamm stärker verdünnt ist. geführt werden, daß die dort mit dem Abwasser zuge-Hieraus resultiert eine schlechtere Reinigung der 30 führte Menge an abbaubaren Substanzen und die dort dem zweiten Beckenabschnitt zugeführten Abwasser- zugeführte Sauerstoffmenge jeweils ungefähr promenge, da bekanntlich die Reinigungswirkung von portional zu der an der Zufuhrstelle im Abwasserder Schlammbelastung abhängt. Beim sogenannten Belebtschlamm-Gemisch vorhandenen Feststoffmen-Gould-Verfahren nimmt also die Schlammbelastung g_e ist zur Einstellung einer längs des Beckens konvom Anfang bis zum Ende des Belüftungsbeckens 35 stanten Schlammbelastung und Sauerstoffkonzentraständig zu, während der Reinigungsgrad des an den tion.

einzelnen Stellen zugeführten Abwassers vom Becken- Die erfindungsgemäße Lösung wird von der grundanf ang bis zu dessen Ende abnimmt. Abgesehen davon sätzlichen Überlegung beherrscht, daß das Abwasser weist aber das Gould-Verfahren noch den gravierenden über die Länge des Belüftungsbeckens so verteilt zuNachteil auf, daß bei der Einbringung gleicher Luft- 40 gegeben werden sollte, daß sich in jedem Bereich des mengen an jeder Luftzufuhrstelle des Belüftungs- Beckens die gleiche Schlammbelastung einstellt, und beckens unnötig Energie verbraucht wird, was eben- außerdem soll nur so viel Sauerstoff an jeder Stelle falls unwirtschaftlich ist: Beim Gould-Verfahren zugeführt werden, wie für die Einstellung optimaler wird — wie dem folgenden noch zu entnehmen ist— Bedingungen für die biologische Reinigung erforderden hinteren Beckenteilen zunehmend zuviel Sauer- 45 Hch ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bestoff zugeführt, was einen unnötig hohen Energiebe- findet sich also die Biozönose des Belebtschlamms an darf für die Luftförderung zur Folge hat. Dieser Nach- jeder Stelle des Beckens im Gleichgewicht mit der teil bleibt selbst dann bestehen, wenn in Abwandlung zugeführten Verschmutzung, und es wird auch jeder des klassischen Gould-Verfahrens, wie ebenfalls schon Stelle gerade so viel Sauerstoff zugeführt, wie für die bekannt ist, die längs des Beckens an jeder Stelle züge- 50 biologischen Stoffwechselvorgänge erforderlich ist. Es führten Abwassermengen einstellbar verändert werden ist klarzustellen, daß durch das Verfahren nach der können. Erfindung die Schlammbelastung zeitlich beispiels-

Es ist auch schon ein biologisches Reinigungsver- weise in Abhängigkeit von der Verschmutzung des fahren bekannt, bei dem das gesamte Abwasser zu- zugesetzten Abwassers sehr wohl schwanken kann, sammen mit Rücklauf schlamm am Anfang des Be- 55 Es soll also im Becken nicht eine zeitlich konstante lüftungsbeckens eingeleitet wird, wobei man dann am Schlammbelastung aufrechterhalten werden, sondern Beckenanfang mehr Luft als am Beckenende zuführt. es soll die Schlammbelastung längs des Beckens kon-Bei diesem Verfahren wird aber wegen der Über- stant gehalten werden. Diese Konstanz der Verhältlastung des Belebtschlamms am Beckenanfang nicht nisse im Becken längs des letzteren führt auch noch mit optimalem Reinigungseffekt gearbeitet. Auch ist 60 zu dem weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Veres nicht möglich, mit fest eingestellter abgestufter Be- fahrens, daß für die Bemessung des Lufteintrags eine lüftung bei wechselnden Belastungen den Sauerstoff- Messung der Sauerstoffkonzentration an einer einzigen gehalt im Becken konstant zu halten, da das Verhältnis Stelle des Beckens ausreichend ist, denn bei Einhaltung Sauerstoffbedarf am Beckenanfang zu Sauerstoffbe- der erfindungsgemäßen Lehre herrscht dann im ganzen darf am Beckenende sehr stark von der Belastung ab- 65 Becken dieselbe Sauerstoffkonzentration wie an der hängig ist. Meßstelle. Die Sauerstoffzufuhr kann also sehr einfach

Das zum Gould-Verfahren Gesagte gilt sinngemäß an eine zeitlich wechselnde Schlammbelastung ange-

auch für einen Vorschlag von Fair, gemäß dem am paßt werden.

Die theoretisch exakte, dem Becken zuzuführende Menge an Abwasser bzw. Sauerstoff zur Erzielung optimaler Reinigung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die längs des Beckens zugeführte Abwassermenge durch die Formel

qz 2Qz

+ 1

und daß die zugeführte Sauerstoffmenge durch die Formel

OB_x =

Qr

Qr

+ 1-1 + ι

3 Γ

-SB-0,3SB*
4

bestimmt ist.
In den Formeln bedeutet

q_zx = Abwasserzulaufmenge an der Stelle χ des Beckens in m³/m · h,

~q_z — Mittlere Abwasserzulaufmenge pro laufendem Meter Beckenlänge und Zeiteinheit in m³/m-h,

Qr = Rücklauf schlammenge in m³/h,
Qz = Abwasserzulaufmenge in m³/h,
L = Beckenlänge in m,

OB_x = wirklicher Sauerstoffbedarf an der Stelle χ pro laufendem Meter Beckenlänge in kp/m · h,

C₂₀ = Konzentration des Zulaufes an organischer Verschmutzung ausgedrückt in der Größenordnung des theoretischen Sauerstoffbedarfs nach Laboranalysen für die Aufbereitung einer bestimmten Menge Abwasser in kp/m³,

SB = mittlere Schlammbelastung bzw. theoretischer Sauerstoffbedarf nach Laboranalysen, bezogen auf die Menge, der umgewälzten Schlammfeststoffe und auf die Zeit in kp/kg · Tag.

Aus der exakten theoretischen Verteilungsfunktion ist also ersichtlich, daß die Menge des an der jeweiligen Stelle zuzuführenden Abwassers nur abhängig ist vom Verhältnis der insgesamt zugeführten Abwassermenge zur Menge des eingeleiteten Rücklaufschlamms und nicht von der Größe der Abwassermenge selbst oder deren Verschmutzung, d. h. der mitgeführten Schmutzfracht. . .

Bei der Zufuhr des Abwassers und des Sauerstoffs längs eines Belüftungsbeckens in sich stetig verändernden Mengen stößt man bei der praktischen Ausführung im allgemeinen auf Schwierigkeiten. Deswegen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß Abwasser- und Sauerstoffzufuhr in an sich bekannter Weise längs dem Becken stufenweise erfolgen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Beckenlänge in eine gewisse Anzahl gleicher Teilabschnitte aufgeteilt wird, innerhalb derer die Abwasser- und Sauerstoffzufuhr zwar konstant ist, sich aber gemäß der Erfindung von Teilabschnitt zu Teilabschnitt ändert.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich besonders eine Einrichtung mit einem langgestreckten Belüftungsbecken, das an seiner einen Schmalseite einen Ablauf für das Abwasser und ferner mindestens eine über dem Flüssigkeitsspiegel des Belüftungsbeckens angeordnete Abwasserzulaufrinne sowie in diese mündende und in das Becken führende Zulaufrohre für das Abwasser aufweist, wobei zweckmäßigerweise die oberen Einlauföffnungen der Zulaufrohre in der Höhe verstellbar sind. Durch Höhenverstellung der Rohre kann die Abwasserzufuhr auch dann exakt einreguliert werden, wenn sich das Becken in einer Richtung absenkt, was insbesondere bei minderwertigem Baugrund befürchtet werden muß.

Um die Zulaufmenge des Abwassers noch genauer regeln zu können, werden die Zulaufrohre so gestaltet, daß der wirksame Querschnitt der oberen Einlauföffnungen durch verstellbare Verschlußelemente, insbesondere durch Hülsen in Form von Rohrstutzen, veränderlich ist.

Im folgenden werden an Hand der Zeichnungen Möglichkeiten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Schemaskizze einer Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F ig. 2 in einem Diagramm die Verteilung des Abwassers in Abhängigkeit von der Zulauf stelle bei verschiedenen prozentualen Mengen an Rücklauf schlamm, gleichzeitig gültig für die Verteilung der Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Zuführungsstelle,

F i g. 3 die Draufsicht auf ein Belüftungsbecken gemäß der Erfindung,

F i g. 4 den Querschnitt durch das Belüftungsbekken nach F i g. 3 längs der Schnittlinien 4-4,
F i g. 5 die Abwasserzulauf rinne mit den Zulaufrohren in einem vergrößerten Teilausschnitt aus der Darstellung nach F i g. 4,

F i g. 6 den Querschnitt durch eine Hülse zum Durchstecken der Zulaufrohre,
F i g. 7 Teilquerschnitte durch ein Zulaufrohr,

F i g. 8 die Ansicht eines in das Zulauf rohr einsteckbaren Verschlußelements.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 der Zeichnungen

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wird einem als Längsbecken ausgebildeten Belüftungsbecken an seinen Längsseiten Abwasser und Sauerstoff zugeführt, während die Zufuhr des Rücklaufschlammes an einer Schmalseite erfolgt. Dieser Schmalseite gegenüber wird das Schlamm-Abwasser-Gemisch dem Belüftungsbecken entnommen. In einem dem Belüftungsbecken nachgeschalteten Nachklärbecken wird der Schlamm vom gereinigten Abwasser abgetrennt. Dieses verläßt das Nachklärbecken als ein im wesentlichen aus Reinwasser bestehender Ablauf. Ein Teil des Schlammes wird durch eine Pumpe als Rücklaufschlamm zum Belüftungsbecken zurückgepumpt, der verbleibende Überschußschlamm wird abgeleitet.

Gemäß der Darstellung in F i g. 2 der Zeichnungen ist in Fließrichtung am hinteren Ende des Belüftungsbeckens die Menge des Abwasserzulaufes geringer als am vorderen Ende des Beckens. Außerdem erkennt man aus F i g. 2 der Zeichnungen, daß die Abwasser-Zulauf menge am vorderen Ende des Belüftungsbeckens in Fließrichtung stärker abnimmt als am hinteren Ende des Belüftungsbeckens. Dasselbe gilt für die Sauerstoffzufuhr zu dem Belüftungsbecken. Schließlich ist aus F i g. 2 zu entnehmen, daß bei prozentual hohem Anteil an Abwasser im Schlamm-Abwasser-Gemisch

ίο die Änderung der zuzuführenden Abwassermenge längs des Beckens größer ist als bei prozentual niederem Anteil.

Bei Aufteilung eines Beckens in zehn Teilabschnitte verteilen sich das zugeführte Abwasser und der zuzuführende Sauerstoff nach folgender Tabelle:

Verteilung von Abwasserzufuhr und Sauerstoffbedarf über die Beckenlänge bei 33%, 50% und 100 % Rücklauf schlamm

	Rücklaufschlammenge	1.	\bwasserzufuhr	3.	und Sauerstoffbedarf in % der Gesamtmenge	5.	Beckenlänge	7.	der Beckenlänge	9,2	8,7	8.	I 9.	10.
Abwasserzuflußmenge	Qr				je Zehntel der	6.	9,8	8,6	8,15
Qz		14,0	2.	11,3	4.	9,3	8,25	7,6	8,3	7,95	7,65
	100	17,1		11,6	Zehnte	8,95		7,55	7,2	6,8
100	50	19,4	12,5	11,9	10,5	7,15	6,75	6,4
100	33	13,5	10,3
100		13,7	9,7

Bei dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mündet gemäß F i g. 3 der Zeichnungen an einer Schmalseite eines als Längsbecken ausgebildeten Belüftungsbeckens 1 eine Leitung 2 für den Rücklaufschlamm in dieses Becken. Das in dem Belüftungsbecken 1 befindliche Schlamm-Abwasser-Gemisch fließt über eine Leitung 3 aus dem Belüftungsbecken 1 an einer der Mündung der Leitung 2 gegenüberliegenden Schmalseite ab.

Am oberen Rand der beiden Längsseiten des Belüftungsbeckens 1 befinden sich Rinnen 4 und 5, in denen Luftleitungen 6 und 7 liegen. An jeder Luftleitung sind Zweigleitungen 8 mit Steuerventilen 9 angeschlossen. Die Zweigleitungen 8 ragen in das Belüftungsbecken 1 von oben hinein und enden unten in längs des Beckens angeordneten Verteilerrohren 10.

Eine Vielzahl von Luftverteilern 13 steht mit den Verteilerrohren 10 in Verbindung und erstreckt sich nahe dem Boden des Belüftungsbeckens 1 in Richtung zu dessen Mitte hin. Die Luftverteiler 13 können beispielsweise Rohre aus Sintermaterial oder Rohre mit feinen Bohrungen sein.

Im Mittelbereich erstreckt sich längs des Belüftungsbeckens eine im wesentlichen über dem Flüssigkeits- spiegel desselben angeordnete Abwasserzulaufrinne 14, in die eine Abwasserleitung 15 mündet. Zulaufrohre 16 stellen eine Verbindung zwischen der Abwasserzulaufrinne 14 und dem Belüftungsbecken 1 her.

Die Abwasserzulaufrinne 14 liegt auf Stützen 17, die den Ablauf des Abwassers durch die Zulauf rohre 16 in das Belüftungsbecken 1 nicht behindern. Gleichzeitig ist die Höhenlage der Luftverteiler 13 knapp über dem Boden des Belüftungsbeckens 1 erkennbar, und es wird verständlich, daß durch das Einblasen von Luft in das Schlamm-Abwasser-Gemisch mit Hilfe der Luftverteiler 13 dieses Gemisch in Richtung der Pfeile nach F i g. 4 umgewälzt wird.

Die Zulaufrohre 16 stecken gemäß der Darstellung in F i g. 5 der Zeichnungen in nach unten offenen Löchern 18 der Abwasserzulaufrinne 14 und werden gegen die Lochwandungen durch Dichtungsringe 19 abgedichtet, die gleichzeitig die Zulaufrohre 16 durch Reibung halten.

Die Lochwandungen der Löcher 18 werden durch die Innenwände von Hülsen 20, die in den Boden der Abwasserzulaufrinne 14 einbetoniert sind, gebildet. Im zusammengebauten Zustand liegen die Dichtungsringe 19 in Ringnuten 21 der Hülsen 20.

Gemäß der Darstellung in F i g. 7 der Zeichnungen weisen die Zulaufrohre 16 jeweils im oberen Bereich des Mantels Öffnungen 24 in Form von Ausschnitten im Rohrmantel auf.

In betriebsfertigem Zustand umschließen die Zulaufrohre 16 Rohrstutzen 25, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Zulaufrohre 16 sind. Die Rohrstutzen 25 stecken lose in den Zulaufrohren 16 und werden lediglich durch die freien Enden von Stabbügeln 27, die an den oberen Rändern der Zulaufrohre 16 aufliegen, in ihrer Lage gehalten. Die Stabbügel 27 sind durch Bohrungen 28 in den oberen Bereichen der Rohrstutzen 25 gesteckt und dienen als Handgriff zum Drehen der Rohrstutzen 25 in den Zulaufrohren 16. Durch Drehen der Rohrstutzen 25 in den Zulauf rohren 16 können die öffnungen 24 und 26 mehr oder weniger zur Überdeckung gebracht werden. Die Menge des zulaufenden Abwassers durch die Zulauf rohre 16 in das Belüftungsbecken 1 kann so auf den gewünschten Wert einreguliert werden. Eine weitere Regelungsmöglichkeit der Abwasserzulaufmenge durch die Rohre 16 besteht darin, daß die Rohre mehr oder weniger weit aus den Löchern 18 nach oben herausgezogen werden können. Selbst wenn das Belüftungsbecken 1 in seiner Gesamtheit nach einer Richtung absinken würde, könnten dennoch die Abwasserzulaufmengen durch einfachste

Handhabung der Rohrstutzen 25 und der Zulaufrohre 16, d. h. durch Anpassung der Zulaufrohre 16 an den entsprechenden, relativen Flüssigkeitsstand im weitesten Bereich genau reguliert werden.

Aus F i g. 3 ist noch ersichtlich, daß zur Regulierung der Sauerstoffzufuhr längs des Belüftungsbeckens 1 die Anzahl der nebeneinanderliegenden Luftverteiler 13 von der Schmalseite mit der Mündung der Leitung 2 für den Rücklaufschlamm zu der gegenüberliegenden Schmalseite hin abnimmt. Ebenso kann auch die Anzahl der nebeneinanderliegenden Zulaufrohre 16 in der Ablauf wasserzulauf rinne 14 abnehmen, um eine Abwasserverteilung gemäß der Darstellung nach F i g. 2 der Zeichnungen zu erzielen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwasser in einem Längsbecken mit Hilfe von dem Abwasser zugesetztem Belebtschlamm, wobei dem Abwasserstrom längs des Beckens einstellbare ao Mengen zu reinigenden Abwassers und in längs des Beckens abnehmenden Mengen pro Längeneinheit auch Sauerstoff, insbesondere Luftsauer-

stoff, beigemischt werden, dadurchgekennzeichnet, daß an jeder Zufuhrstelle so viel Abwasser und Sauerstoff zugeführt werden, daß die dort mit dem Abwasser zugeführte Menge an abbaubaren Substanzen und die dort zugeführte Sauerstoffmenge jeweils ungefähr proportional zu der an der Zufuhrstelle im Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch vorhandenen Feststoffmenge ist zur Einstellung einer längs des Beckens konstanten Schlammbelastung und Sauerstoffkonzentration.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längs des Beckens zugeführten Abwassermengen durch folgende Formel bestimmt sind:

+ 1-1 +1

2Qz

und daß die zugeführten Sauerstoffmengen durch folgende Formel bestimmt sind:

OB_x =

2-L

+ 1-1 +

- /—55-0,3 SB ²

In den Formeln bedeutet

q_zx = Abwasserzulauf menge an der Stelle χ des Beckens in m³/m · h,

~q_z = Mittlere Abwasserzulaufmenge pro laufendem Meter Beckenlänge und Zeiteinheit in m³/m ■ h,

Q_r = Rücklaufschlammenge in m³/h,
Qz = Abwasserzulaufmenge in .m³/h,
L = Beckenlänge in m,

OB₃; = wirklicher Sauerstoffbedarf an der Stelle x~ pro laufendem Meter Beckenlänge in kp/m · h,

C₂₀ = Konzentration des Zulaufes an organischer Verschmutzung ausgedrückt in der Größenordnung des theoretischen Sauerstoffbedarfs nach Laboranalysen für die Aufbereitung einer bestimmten Menge Abwasser in kp/m³,

SB = mittlere Schlammbelastung bzw. theoretischer Sauerstoffbedarf nach Laboranalysen, bezogen auf die Menge der umgewälzten Schlammfeststoffe und auf die Zeit in kp/kg · Tag.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abwasser- und Sauerstoffzufuhr in an sich bekannter Weise längs dem Becken stufenweise erfolgen.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einem langgestreckten Belüftungsbecken, das an seiner einen Schmalseite einen Ablauf für das Abwasser und ferner mindestens eine über dem Flüssigkeitsspiegel des Belüftungsbeckens angeordnete Abwasserzulaufrinne sowie in diese mündende und in das Becken führende Zulaufrohre für das Abwasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Einlauföffnungen (24) der Zulaufrohre (16) in der Höhe verstellbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der oberen Einlauföffnungen (24) durch verstellbare Verschlußelemente, insbesondere durch Hülsen in Form von Rohrstutzen (25) veränderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen