DE1708600A1 - Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur biologischen AbwasserreinigungInfo
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Description
PattntanwSlt»
Dipl.-fog. A. Grunecktr
Dipl.-fog. A. Grunecktr
Dr.-lng. H. Kir.ketdey *>
iiai ,
Dr.-Ing. W. Stockmair » Vt naj «
M Manchen 22. MaximUkmttt. 49
P 1898-37/0.
I. Krüger A/s, Kopenhagen / Dänemark.
Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur biologischen Abvasserreinigung unter Verwendung einer Belüftungseinrichtung. Dieser im folgenden
benutzte Ausdruck "Belüftungseinrichtung" bezeichnet eine Behandlung in einem Behälter, der i» folgenden als Belüftungsbehälter bezeichnet ist und in dem pin oder mehrere Trppf- !
bzv. Belüftungekörper so angeordnet; sind, dass sie in die
Strömung d^s zu!einigenden Abvasser* eintauchen t wobei Luft
in das Abwasser eingeleitet wird, vÜhrend es den Belüftungsbehälter durchfliegst· Dies hat zur Folge, dass rasch eine
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-*MiAl·.· ty. 1 ■; ■ · 3 das
Neue Unterlagen <^it" ·'"-
ORfGlNAL INSPECTED
Schicht bzv. ein biologischer Rasen von aeroben Mikroorganismen auf den Verrieselungsflachen gebildet wird, so
dass die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen oxydiert werden.
Der bzw. die Tropf- oder Belüftungskörper können aus Brocken oder Stücken von beständigen Werkstoffen wie Schlacke, Stein
oder dergleichen bestehen oder auch aus regulär geformten Körpern aus Werkstoffen wie Stein, Beton oder dergleichen,
und zwar entweder lose oder in Form gleichmässig aufgebauter Stapel oder Haufwerke. Bs ist auch möglich, dass der bezw. die
Belüftungskörper aus einer Anzahl von parallelen Platten aus geeignetem Material bestehen, z.B, Asbestzement, deren Anordnung
senkrechte oder schrage Zwischenräume aufweist. Der Sauerstoffeintrag kann bewerkstelligt werden, indem mittels
geeigneter Verteilungselemente wie perforierter Rohre oder Düsen Luft in die Flüssigkeit geblasen wird.
Bei dem Betrieb von Belüftungseinrichtungen bekannter Bauweise
besteht die Schwierigkeit, dass der Belüftungskörper durch den biologischen Rasen verstopft werden kann, der in solchem Ausmass
wächst, dass er den Durchtritt von Luft und Wasser behindert. Eine praktisch brauchbare Lösung für dieses Problem ist nicht
gefunden worden, weshalb solche Belüftungseinrichtungen heutzutage
nur selten verwendet werden.
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Ein Haupteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
Reinigung von Abwasser in Belüftungseinrichtungen der oben
beschriebenen Art so durchzuführen , dass die erwähnten · Schwierigkeiten nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Zufuhr von Luft
an das Wasser ausserhalb der Belüftungskörper erfolgt und das so belüftete Wasser durch die Belüftungskörper abwärts hindurchströmt.
"
Nach der Erfindung wird also das zu reinigende Abwasser durch
einen Belüftungsbehälter geleitet, und zwar mit oder ohne vor- oder nachher erfolgenden Durchlass durch andere Reinigungsbzw. Kläreinrichtungen. Dabei wiafl die Oxydation durch Luftzufuhr
in das durch den Belüftungsbehälter hindurchgelangende Wasser ausserhalb des bzw. der Belüftungskörper vorgenommen,
den bzw. die das in dieser Weise belüftete bzw. oxydierte Wasser in Abwärtsrichtung durchströmt.
Das erfindungsgemasse Verfahren unterscheidet sich von den bei
Belüftungseinrichtungen bekannter Art verwendeten Methoden, bei denen ein Gemisch von Luft und Wasser durch den bzw. die
Belüftungskörper an den Verrieselungsflächen entlang hochgedrückt wurde. Überraschenderweise wurde gefunden, dass die
Schwierigkeiten in bezug auf die Neigung zur Verstopfung bei
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dem erfindungsgemässen Verfahren beseitigt sind. Dies war
nicht zu erwarten, weil ms mit dem Verfahren nach der Erfindung nicht möglich ist, die in der Flüssigkeit durch
Luftzufuhr erzeugte Wirbelbildung zur Freisetzung oder Ablösung von Teilen des biologischen Rasens an den Verrieselungsflächen
zu verwenden; diesem Vorgang war bislang grosse Bedeutung zugemessen worden. Die Annahme, dass durch Ausnutzung
der Turbulenz das Wachstum des Rasens auf den Verrieselungs- ^ flächen gebremst werden könnte, hat sich nicht bestätigt. Im
h Gegensatz hierzu haben Langzeit-Versuche mit dem erfindungsgemässen
Verfahren ergeben, dass sich die Oberflächen der Belüftungskörper selbsttätig reinhalten, abgesehen von der erwünschten
Bildung hinreichend dünner biologischer Rasenschichten, Dieser Effekt tritt trotz der Tatsache auf, dass bei Verwendung
des erfindungsgemässen Verfahrens die durch Luftzufuhr bewirkte Turbulens zur Freisetzung bzw. Ablösung von abgesetzten Stoffen
nicht verwendet werden kann und soll. Eine mögliche Erklärung λ für diesen Befund besteht darin, dass die abwärts gerichtete
Wasserströmung in der gleichen Richtung wie das Gewicht der Schlammteilchen wirkt, die von den Verrieselungsflachen abgelöst
werden und deren Beseitigung dadurch erleichtert wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung
, des oben beschriebenen Verfahrens unter Verwendung einer Belüftungseinrichtung,
die einen Behälter mit Ein- und Auslass für Abwasser umfasst, in dem ein oder mehrere Belüftungskörper
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eintauchen. Diese erfindungsgemasse Vorrichtung weist eine
von dem Abwasser durchströmte Belüftungseinrichtung auf, die so aufgebaut ist, dass an einer oder mehreren Stellen ausserhalb
des bzw. der Belüftungskörper ein Belüftungsraum mit Luftzufuhreinrichtungen vorhanden ist, der an seinen oberen
und unteren Teilen mit Räumen im Oberteil bzw» im Unterteil
des bzw. der Belüftungskörper in solcher Anordnung verbunden ist, dass ein Umlaufsystem gebildet ist, in welchem das nach
der Belüftung sauerstoffhaltige Abwasser durch den bzw. die
Belüftungskörper hindurch oder an den Verrieselungsflächen *
entlang abwärts strömt.
Die von den Verrieselungsflächen freigesetzten bzw. abgelösten
Schlammteilchen werden durch das Abwasser weggeschwemmt. Sie können daraus mittels einer Kläreinrichtung entfernt werden,
die hinter oder unterhalb der Belüftungseinrichtung in die Abwasserströmung eingeschaltet ist. Das in dieser Weise mehr
oder weniger vollständig gereinigte Abwasser kann dann je i
nach den Umständen entweder einem Behälter oder einer weiteren <|
Reinigung zugeführt werden, die ebenfalls biologischer Art sein kann. Bs kann sich beispielsweiße um eine Reinigung in
ι ■ ·
einer Belebtschlamm-Anlage handeln, die aus einem Belüftungsbehälter und einem Nachklärbecken besteht, wobei die Anordnung
so getroffer\ ist, dass eine gewisse Schlammkonzentration in dem
Belüftungsbghälter aufrecht erhalten wird, indem im Klärbecken ausgefällter Schlamm teilweise zurückgeführt wird.
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Gemäss der Erfindung ergeben sich weitere besondere Vorteile,
wenn das Abwasser nach Durchführung der oben beschriebenen Belüftung - jedoch ohne eine Kläreeinrichtung der erwähnten
Art durchlaufen zu haben, in welcher ein mehr oder weniger grosser Anteil des bei der Belüftung freigesetzten Schlammes
abgetrennt wird - unmittelbar einem Belüftungsprozess zugeführt wird, bei dem die Belüftung ohne Belüftungskörper erfolgt und
bei dem in an sich bekannter Weise Belebtschlamm verwendet wird.
Diese Weiterbildung der Erfindung beruht auf der folgenden Erkenntnis.
Wenn eine Belüftungseinricftung der oben beschriebenen
Art einem Belüftungsbehälter vorgeschaltet ist, in welchem eine Behandlung des Abwassers mit Belebtschlamm durchgeführt
wird, und wenn gleichzeitig sichergestellt wird, dass der im Wasser enthaltene und an den Verrieselungsflächen gebildete
Schlamm mit dem Wasser direkt in den Belüftungsbehälter transportiert wird, dann ist dieser Schlamm entgegen der Erwartung
für die weitere Abwasserreinigung durch Belüftung unc anschliessende Abscheidung besonders wertvoll. Dies ist eine
Folge der Tatsache, dass in dieser Weise erhaltener biologischer Schlamm im Vergleich zu gewöhnlichem Belebtschlamm besondere
Vorteile aufweist. Er hat namentlich ein erheblich geringeres Volumen als der gewöhnliche Belebtschlamm. Letzterer enthält
in der bisher bekannten Form 1 g Trockensubstanz in 100 bis 150 cm , so dass der Schlammindex 100 ... 150 beträgt. Dem-
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gegenüber kann durch Vervendung des in der oben beschriebenen
Belüftungseinrichtung gewonnenen Schlammes in dem Belüftungsbehälter Belebtschlamm erhalten werden, der einen
Schlammindex von 50 ... 60 aufweist. Solcher Schlamm ist bezüglich der Behandlung» beispielsweise in einem Faulraum,
sowie der Weiterbeförderung mittels Bahn, Schiff oder Kanal- bzw. Rohrleitung sehr viel billiger in der Weiterverarbeitung
.
Die Verwendung von Schlamm aus einer Belüftungseinrichtung gewährleistet
überdies eine erhöhte Zuverlässigkeit bei einer Stosszufuhr im Betrieb des Belüftungsbehälters oder
ungleichmässiger Zufuhr von Industrieabvässern, verglichen mit gewöhnlichem Belebtschlamm. Die Anordnung einer Belüftungseinrichtung
zusätzlich zu einem bereits vorhandenen, beispielsweise zur Verarbeitung von Molkerei-Abwässern geeigneten
Behälter und das Einleiten von Schlamm daraus in den Belüftung sbehäIter hat sich als zur Stabilisierung des Betriebes
der betreffenden Anlage hervorragend geeignet erwiesen. Man erreicht dadurch nämlich, dass dank der Verwendung des "
erfindungsgemässen Verfahrens die Abwasserreinigung in wirtschaftlicher
Weise und sicher vonstatten geht. Dieses Ergebnis wird dadurch unterstützt, dass die Belüftungseinrichtung
verhältnismässig klein ausgebildet sein kann, wobei die End-Reinigung
bzw. Nachklärung in dem erheblich grosseren, mit
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Belebtschlamm arbeitenden Belüftungsbehälter erfolgt, der keine yerhältnismässig aufwandigen Einbauten aufweist, wie
das bei der Belüftungseinrichtung der Fall ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann daher aus einer Belüftungseinrichtung, einen
Belüftungsbehälter ohne eingebaute Verrieslungsflachen und
aus einem End-Reinigungsbehälter bzw. Nachklärbecken bestehen, |t bei dem ein Rücklauf von ausgefälltem Schlamm zu dem Belüf-
|k tungsbehälter oder zum Reinigungsauslass oder zu beiden vorhanden
ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand
der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer bei einer erfindungsgemässen
Vorrichtung verwendeten Belüftungseinrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Belüftungseinrichtung
nach Fig. 1, und
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die eine
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die eine
Belüftungseinrichtung nach den Figuren 1 und 2
enthält.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Behälter 1 dargestellt, durch den
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Abwasser hindurchstrSmt» Der Eintritt des Abwassers erfolgt
an einem Einlass 2, der Austritt an einem Auslass 3 (Fig. 2). Der Behälter 1 weist einen Belüftungskörper 4 auf, der in
der dargestellten Ausführungsform aus senkrecht angeordneten Platten 5 besteht, die durch gleichbreite Zwischenräume 6
getrennt sind.
Der Behälter 1 hat einen Teil 7, der nicht von dem Belüftungskörper 4 eingenommen wird, sondern sich an der Seite er- ^
streckt. In diesem Seitenteil 7 ist unten eine Luftzufuhr-
einrichtung 8 vorgesehen, die bei der gezeichneten Ausfuhrungsform
aus einem Luftrohr besteht, durch das Druckluft eingeführt werden kann und das am oberen Ende mit Sflhungen versehen
ist, durch welche die Luft in den Seitenteil 7 gelangen und in dem Abwasser nach oben steigen kann, das den Behälter
1 in Richtung vom Einlass 2 zum Auslass 3 durchfliesst. Das Abwasser wird auf diese Weise mit Sauerstoff angereichert.
Im Behälter 1 wird ein Flüssigkeitsspiegel aufrecht erhalten,
der sich oberhalb der Oberseite des Belüftungskörpers 4 be-
findet. Durch die Wirkung der aufsteigenden Luft wird eine i
Steigbewegung der Flüssigkeit im Raum des Seitenteils 7 hervorgerufen. Andererseits bewegt sich die Flüssigkeit
innerhalb dejs Beluftungskörpers 4 in Abwärtsrichtung, indem
sie die Zwischenräume 6 zwischen den Platten 5 nach unten durchfliesst, so dass ein Umlauf entsteht.
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Die Platten 5 können beispielsweise aus Asbestzement bestehen. Sie können ergänzt oder ersetzt sein durch Stücke bzw. mehr
oder weniger gleichmässig geformte und gestapelte Körper, sofern nur Zwischenräume für die Abwärtsbewegung der Flüssigkeit vorhanden
sind. Die Platten, Brocken, Stücke bzw. Formkörper werden von geeigneten, nicht dargestellten Tragelementen gestützt
sowie an Ort und Stelle gehalten. Belüftungskörper, die aus mehr oder weniger losen Füllungen von Schlacke, Steinen
^ oder anderen Füllkörpern bestehen, können von einem Siebboden Ä oder Gitter getragen und gegen den Seitenteil 7 durch eine
feste Wand abgegrenzt sein. Infolge des Umlaufes des hindurchgeführten Abwassers werden Teilchen, die sich von dem biologischen
Rasen der Mikroorganismen abgelöst haben sowie auf den
Verreiselungsflachen gebildete Teilchen mit dem Wasser weggeschwemmt,
wenn dieses den Behälter 1 durch den Auslass 3 verlässt.
In fig. 3 bezeichnet die Bezugszahl 9 ein oder mehrere Vorklärwerke,
beispielsweise einen Sandfang, ein Gitter oder ein F Absetzbecken zur Entfernung der groben Sperrstoffe, wie Sand
oder Papier. Aus den Vorklärwerken gelangt das Abwasser zu einer Belüftungseinrichtung der oben beschriebenen Art, die
in Fig. 3 durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet ist. Vom Auslass der Belüftungseinrichtung gelangt das Abwasser mit seinem
Gehalt an Schwebstoffen zu einem Belüftungsbehälter 11. Das von der Flüssigkeit mitgeführte Material enthält als wichtig-
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sten Bestandteil mikrobiologischen -Schlamm, der durch die in der Belüftungseinrichtung 10 erfolgte biologische Oxidation " '
gebildet wurde, welche durch die Wechselwirkung des Abwassers mit den mit dem biologischen Rasen aus Mikroorganismen bedeckten
Flächen hervorgerufen wurde. Dieser Schlamm besteht teilweise aus abgelösten bzw. freigesetzten Teilen des Rasens, so dass
auf der Verrieselungsfläche des Belüftungskörpers ständig eine Schicht von geeigneter Dicke aufrecht erhalten bleibt.
Mit diesem Schlamm hat man ein Produkt, das- wie oben erläutert - für die Wirksamkeit des Belüftungsbehälters 11 sehr
wichtig ist. An letzteren schliesst sich ein End-Reinigungs- ' behälter bzw. Nachklärbecken 12 an, in dem das aus dem Belüftungsbehvllter
11 austretende Wasser gereinigt und der Schlamm abgetrennt wird. Ein Anteil dieses Schlammes wird
dem Belüftungsbehälter 11 über ein Rücklaufrohr 13 wieder zugeführt. Der Belüftungsbehälter 11 kann von herkömmlichem
Aufbau und mit Luftzufuhreinrichtungen verschiedener Art versehen sein. Die Luftzufuhr kan beispielsweise durch Öffnungen
oder Verteiler an Druckluftrohren erfolgen, die zum Boden des ι
Behälters führen, oder die Luft kann in die Flüssigkeit mittels <|
geeigneter mechanische Einrichtungen wie Drehtrommeln oder Spritzräder eingebracht, eingeschlagen oder eingerührt werden.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
hervorgehenden Vorteile und Merkmale der Erfindung einschliesslich konstruktiver Einzelheiten und Verfahrensschritte
können auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Claims (4)
1. Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung unter Verwendung einer Belüftungseinrichtung, dadurch
^ gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Luft
^ an das Wasser ausserhalb der Belüftungskörper (4) erfolgt
und das so belüftete Wasser durch die Belüftungskörper (4) abwärts hindurchströmt«
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Belüftungseinrichtung (l) zusätzlich zu dem von den
Belüftungskörpern (4) eingenommenen Raum einen Belüftungsraum (7) umfasst, der eine Luftzufuhreinrichtung (8), je-
' doch keine Belüftungskörper aufweist und der an seinen (n oberen und unteren Teilen mit Räumen im Oberteil bzw. im
Unterteil der Belüftungskörper (4) verbunden ist, so dass ein UmIaufsystem gebildet ist.
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Neue linie-W "■
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass in der Belüftungseinrichtung
(ίο) teilweise gereinigtes Abwasser samt den darin enthaltenen Schlammteilchen unmittelbar einem Belüftungsprozess zugeführt wird, bei dem die Belüftung ohne Belüftungskörper
erfolgt und eine vorbestimmte Konzentration von Belebtschlamm durch Rücklauf von einem dem Belüftungsbehälter (ll) nachgeschalteten Reinigungsbehälter (12)
aufrechterhalten wird. ή
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Belüftungseinrichtung
(ίο), einen Belüftungsbehälter (ll) ohne eingebaute Verrieselungsflachen, einen End-Reinigungsbehälter.(12)
sowie für in letzterem abgetrennten Schlamm einen Rücklaufweg (13)» der den End-Reinigungsbehälter (12)
entweder mit dem Belüftungskörper (10) oder mit dem Belüftungsbehälter (11) oder mit beiden verbindet. (m
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L e e r s e i t e
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