DE1759733A1 - Verfahren fuer Abwasserbehandlung mittels Flockung und Belebung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. R. Srrh
Hannover, Thuutenirui:· 2
TtI.: 249Π

Hannover, den 30. Mai I960 St 190/Bg

STENBERG-FLYGT AB
Solna / Schweden

Verfahren für Abwasserbehandlung mittels Flockunp; und Belebung.

Das Haupt element des aeroben generativen Flockungsprozesses ist der Flockungsmittelerzeuger, der in anaeroben Prozessen die Faulkammer ersetzt. Er ist strömungsmässig entsprechend neben dem Hauptwasserstrom eingeschaltet;.

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Die Aufgabe einer Faulkammer ist, abgeschiedenen Schlamm entgegenzunehmen, zu neutralisieren und denselben unschädlich zu machen. Die Trennung von Schlamm und Wasser im Hauptwasserstrom bleibt unvollständig, wenn keine chemische Ausfällung erfolgt. Der Faulkammer wird in diesem Fall nur einen Teil der aufgeschwämmten und gelösten Substanz zugeführt, die aus dem zu reinigenden Wasser entfernt werden soll.

Der Flockungsmittelerzeuger bildet unter günstigen Bedingungen ein hochadsorpbives Flockungsmittel, welches bei Rückführung in den Hauptwasserstrom die Trübung des Wassers und gewisse gelöste Stoffe ausfällt. Die Flockung erfolgt unter bekannten Verhältnissen hauptsächlich durch langsames Umrühren. Von der Wasseraufbereitung her weiss man, dass mehrere hintereinander geschaltete Bassins mit unterschiedlicher Umrührungsintensität die niedrigste Resttrübe der Wasserphase ergeben. Eine auf bestimmte Art und Weise vorgenommene Lufteinblasung führt zu ähnlichen Ergebnissen. Danach wird die Schlammphase im Klärbäcken abgeschieden eine Filtrierung ist nicht erforderlich - und geht zurück zur Belebung. Die Klärung erfolgt bei Flockung so viel schneller als ohne Flockung, dass die Summe aus Flockungsund Klärungsvolumen niedriger ist - jedenfalls nicht grosser - als nur bei einer Entschlammung nicht ausgeflockten Wassers.

Wenn man Wege sucht, um die Abwasserbehandlung durch Flockung zu verbessern, muss man sich dessen bewusst sein, dass die Reaktionsgeschwindigkeit des biologischen Oxydä-

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tioncvorgangc;:., i;ie auc dein BSB-Zeitdiagramm hervorgeht (BSE = biochemischer Sauerstoffbedarf, d.h. die lien^e an Celesten öauor^woff, die sum völligen oxydativen biologiscnen Abbau organischer otoffe irr. Wasser benötigt v/ird), nicLν be·. Ini'lucst werden kann, sondern durch die Temperatur gegeben ί:.·ΐ. j-ic-r ist die rels.tive Gecclw.'iridillicit c^e~ rjciiii.", ί:γ.π bee eiltet;, da^n bei jx-rretener Jenperotui¹ ein 33-v;irce:::· 'i'eil Jer :~e3an)ten B33 innerhalb einer rewisüer. Zei^ ab-7ebaul v;ird, beicpielsv:eise su 67 >i nach 5 Ia^eη bei 20 ."-'■ei i.:iner IvOii^eiil.rr^iojiEänuerui:;;;; ;:ird ae:? absolute ^^l-Acbcvu in Proportion mr konr.entratioii bceinriusct. Par ~ede ßubctratLon^ont3"atiou und ^ei^pei^aiur bildet sich oric:iGiohtlieV ...Ie für die üuisetnurig not;;er.öis:e Ken^e an x^loinlebcv;ese::. iiiehi; r;an 0or.1it.cie konsequenten aus diesen Ls.borer>ebnicson, ir.üo3te nan eine optimale nonnentretion von Substrat une. biologischem Katerio.l einhalten. Jiin We™, eine solche Konzentrationserhöhung zu erzielen, wäre der Lucats von Floclrun^snittel. Dies v/ird indessen aus IZosten- -ründen selten vorgenommen. In de3- Pra::is in vorhandenen Anlagen eine theoretisch Tür die gesamte V/asseriaenge erforderliche Verv/eilceit für den BSH-Zeitverlaui zu erhalten, ist a.uiv;endi^o Wenn man durch Belüftung (Belebung) rasch den Schlanu-i ausflocken könnte, könnte das geklärte Wasser abfliessen und der ociilaam dann su angenessenen kosten die erforderlicke Seiu behandelt werden.

In Qcbräucklicben Anlagen verfäliri; nan auch so, pflegt ab02: cas ockl;;Cii.ialter auf beispielsweise J Tage ::u beg2"encon.

^109839/1299 BADOR.O.NM.¹

(Mit "Schlammalter" ist hier die Anzahl Tage gemeint, während denen der Schlamm einem Abbau durch die Tätigkeit von Kleinlebewesen unter Sauerstoffzufuhr ausgesetzt wird; dies ist in der Regel gleichbedeutend mit dem Trockensubstanz-Verhältnis zwischen belebtem Schlamm und täglichem Ueberschußschlamm), Nach dieser Zeit wird täglich ein Drittel des Schlammes abgezogen (dabei auch ein Teil des neu hinzugekommenen Schlammes) und gewöhnlich einer Faulkammer zugeführt, in der der aerobe Verlauf abgebrochen und durch einen anaeroben ersetzt wird. (Dabei gehen ungefähr 2/3 des BSB in Gasform als Methan CH₂, und Kohlensäure COo ab). Eiweißstoffe werden teilweise zu Ammoniak (oder richtiger Ammoniumbikarbonat) NH^OH + NH₂(HCOv abgebaut. Phosphor wird hauptsächlich in HPO₂,-Ionen überführt.

Die Nachteile konventioneller Verfahren sind, dass die Anlagen technisch kompliziert im Aufbau und Betrieb sind (Vorsedimentierung, Belebungsanlage und Abseheidungsanlage für den Schlamm, sowie eine aufwendige Faulkammer, die bei einem bekannten Prozess auf ca. 30° bei einem anderen auf ca. 5O⁰C erwärmt werden muss). Weiterhin muss man den Schlammüberschuss in Form von Faulschlamm abziehen. Der Nachteil abfliessenden Schlammwassers bleibt bestehen.

Man hat auch Dauerbelüfter gebaut, in denen der Ueberschußschlamm im Belebungsverfahren erst nach sehr langer Zeit abgezogen wird. Beispiele solcher Anlagen sind: Holländische Ringkanäle, Schwedische Eintagsbelüfter, Propellerbelebungsbecken usw.

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Man hat in allen diesen Fällen versucht, das Schlammalter zu verlängern, aber in der Regel gefunden, dass die Anlage "bei einem solchen Eingriff mehr Sauerstoff fordert, als zur Verfügung stand.

Dadurch, dass wesentlich weniger BSB mit dem Schlammüberschuss abgezogen wird, erhält man eine Anhäufung von BSB und damit eine höhere Belastung der Anlage, was mit sich führt, dass die Luft resp. der Sauerstoff nicht an die inneren Teile der Flockenpartikel des Schlammes herankommen kann. Man erhält deshalb anstelle eines aeroben einen anaeroben Vorgang im Inneren der Flocken.

Betrachtet man somit eine solche Anlage konventioneller AisFührung, so findet man, dass auch wenn die Sauerstoffeinmischleistung relativ hoch ist, im Schlamm ein Sauerstoffmangel vorliegt, obgleich die Vasserphase teilweise mit Sauerstoff gesättigt ist. (Der Wirkungsgrad der Sauerstoffeinmischanordnung nimmt proportional zur Sauerstoffanreicherung ab, d.h. man überlädt eine bereits sauerstoff- ■ reiche Wassermasse mit neuer Luft).

Das zu lösende Problem ist somit, das Innere der Flocken zu beleben, d.h. mit Sauerstoff anzureichern, ohne eine in hohem Ausmass mit Sauerstoff angereicherte Wasserphase durchdringen zu müssen.

Man bat versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu lösen, dass man die BSB-Belastung pro Volumeneinheit (Wasser oder Anlage) und auch die Belastung pro Gewichteinheit Schlamm in der Anlage in der Absicht "begrenzt, eine Schlamm- konzentration in der Anlage zu erreichen, die für die Be-

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lebung des Schlammes als günstig betrachtet wird. Der hervorragende amerikanische Forscher Beckenfelder hat rein empirisch gefunden, dass die Schlammkonzentration in einer Anzahl vorhandener Anlagen nicht über 3OOO-5OOO Gramm Trockensubstanz pro nr belebtes Schlammvolumen anwächst und gibt gleichzeitig als Norm an, dass die BSB-Belastung .zweckmässigerweise auf höchsten 0,2 kg BSB 5d 20° pro kg Trockensubstanz Schlamm in der Anlage begrenzt werden sollte (d =■ Anzahl Tage).

Dadurch wird die BSB-Belastung pro nr auf beispielsweise 5 kg/nr . 0,2 » 1 kg BSB/nr . d begrenzt.

Für Ringkanäle wird sogar 0,2 kg BSB/nr . d angegeben.

Folgt man diesen Empfehlungen, so erhält man zwar eine zufriedenstellende Sauerstoffanreicherung, d.h. Belebung des Schlammes, aber die Anlagen werden ρlatzschluckend und aufwendig und der Schlammüberschuss erhält natürlich einen hohen Wasseranteil, wird voluminös und fordert aufwendige Entwässerungsanlagen.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die obengenannten Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die neue Einsicht zugrunde, dass die Belebung der Schlammteilchen keineswegs durch einen niedrigen BSB-Gehalt oder eine niedrige Schlammkonzentration der Wasserphase begünstigt wird.

Vielmehr haben die von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen gezeigt, dass die die Flocken umgebende Vaaserphase eine diffusionsbehindernde Grenzschicht um die einzelnen Flocken bildet, die die Zufuhr von Sauerstoff zu den an der Oxydation der Flockenpartikel beteiligten KleIn-

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Ä·· k

lebewesen erschwert. Die genannte Schicht behindert auch die Abfuhr von durch die Tätigkeit der Kleinlebewesen während der Oxydation gebildeten Abbauprodukten.

Die Erfindung läuft daher hauptsächlich darauf hinaus, anstelle des zugeführten, mit belebtem Schlamm vermischten Abwassers angereicherten und/oder zurückgewonnenen relativ stillstehenden Schlamm, d.h. Schlamm ohne Umwälzbewegung, zu belüften, wobei man u.a. durch einen gleichförmigen laminaren Luftblasenstrom, erzeugt durch eine Belüftung des grössten Teiles des Bodens des"den Schlamm enthaltenden Behälters, für eine Belüftung des Schlammes sorgt, die eine grosse Relativbewegung zwischen .jedem einzelnen Luftbläschen und den Schlammpartikeln ergibt, sodass ein guter Berührungskontakt zwischen den Luftblasen und Grenzschichten der Schlammpartikel erzielt wird. Dies zum Unterschied von bekannten Schlammbelebungsanlagen, in denen das Hauptgewicht auf eine walzenähnliche, mit dem Luftstrom umlaufende Bewegung des Schlammes gelegt wird, die eine geringe Relativbewegung zwischen den Schlammpartikeln und den Luftblasen ergibt.

Die Erfindung besteht weiterhin darin, dass der Schlamm des Abwassers angereichert und in einem Belebungsbehälter angesammelt wird, dass ein wesentlicher Teil des Schlammvolumens in Berührung mit einem hauptsächlich vertikalen Strom von Luftblasen gebracht wird, der so beschaffen ist, dass ein maximaler Diffusionseffekt zwischen den Blasen

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und Schlammteilchen eitsteht, indem man dafür sorgt, dass bezogen auf ein gegebenes Schlammvolumen der Einfluss der gesamten Oberfläche der Luftblasen sowie der relativen Geschwindigkeit der Blasen sowie der Turbulenz der Luft in den Luftblasen optimal ist. Durch Wahl der Bläschengrösse, die in kleinen Oszillationen der Luftbläschen resultiert, erhält man eine gewisse Retardation der Steiggeschwindigkeit, wodurch.man eine verlängerte Verweilzeit der Luftblasen erhält.

Gemäss einer besonders wirksamen Variante des erfindungsgemassen Verfahrens wählt man eine Luftgeschwindigkeit ν - -f , wobei Q die eingeblasene Luftmenge in nr/h, A die der Belüftung ausgesetzte Sektion des Schlammvolumens und ν mindestens 10 nr/h und höchstens 100 nr/h

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird auch die Eisenhydratkonzentration Fe (OH), von mindestens 20 mol/nr (bei 50⁰C) belüftetem Bassin durch natürliche Anreicherung von zuströmendem Wasser so ausgenützt, dass man eine optimale Konzentration von Kleinlebeweisen beibehält, die eine entlastete und gutes ßorptionsvermögen aufweisende Flockung ergibt und die eine chemische Ausfällung von Phosphor (P) im Eisenhydrat gestattet und die auch in geringen Mengen vorkommende Verunreinigungen aufnehmen kann.

Um den Verlauf richtig zu verstehen, muss man wissen, dass die Phosphate im Abwasser im Grossen und Gänsen

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von Haushaltsabwässern, und zwar jeweils zu einem Drittel aus Küchen,. Toiletten und von synthetischen Waschmitteln herstammen. Absolut gesehen hat man es mit ungefähr 3 g Phosphor/Person und Tag zu tun, d.h. mit ca. 1 g/Person für die obengenannten drei verschiedenen Arten von Haushaltsabwässern.

Der Phosphor wird physikalisch durch mechanische Absorption im Schlamm an den Schlammteilchen festgehalten, wobei die Voraussetzung für das Festhalten des Phosphors im Schlamm die ist, dass Eisenhydrat Fe (OH), in den rechten Proportionen in der Mischung aus zuströmendem Abwasser und belebtem Schlamm enthalten ist.

In der Tat findet sich neues Eisen im zugeführten Wasser, und zwar in einer Menge von 1 g/Person und Tag, was mit sich führt, dass eine konstante Proportion zwischen Eisen und Phosphor aufrecht erhalten werden kann.

Dieses Verhältnis von 1:3 ist von Bedeutung, damit das regenerierte dreiwertige Eisen Phosphor enthaltende Schlammteilchen attrahieren und somit dem Abwasser Phosphor entziehen können soll.

Die Methode bedeutet somit, dass man unter Ausnutzung der im Abwasser selbst enthaltenden, eine Flockung verursachenden Stoff e (Fe, Al, Si und Og) den Phosphor bindet und ihn vom Wasser abscheidet, und zwar durch Ueberführung desselben erst in die Flockung und danach zum Schlamm, wo der Phosphor somit mechanisch festgehalten wird.

Die nachstehenden Zahlenangaben zeigen den normalen Gehalt an Jaätiee und Fasern in normalem Abwasser pro Person

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und Tag. Oben wurde bereits erwähnt, dass man mit 1 g Fe und 3 g P (der im allgemeinen als PO^ vorliegt, in Waschmitteln in der Regel als Polyphosphat o.dgl.) zu rechnen hat.

Um entsprechende Zahlen pro Liter zu erhalten ist es nur erforderlich, diese Menge auf den Wasserverbrauch zu vertuen« 9 g PO* enthalten somit 3 g P. Ausserdem hat man ca. 5 g Papierfasern pro Person und Tag.

Nachstehend sei ein Beispiel für die Berechnung der absoluten Menge Papierfasern im Wasservolumen gegeben:

Wenn man von 5 g Papierfasern pro Person und .Tag ausgeht, ergibt dies für 10 Personen 50 g pro Tag.

. Die entsprechende Wassermenge ist 1/3 nr/Person und Tag.

Wenn die Ueberführung über Flockung und Schlamm er- . folgt, erhält man am ersten Tag 150 g Papierfasern pro m .

Wenn man den Begriff SchTammalter gemäss oben Q/q (Q- zugeführtes und q - regeneriertes Schlamm) einführt, ergeben 100 Tage Schlammalter durch Flockung eine Akkumulation auf eine Konzentration von 15000 g/nr Schlamm, eine absolute Schlammenge von 5000 g pro 1/3 m .-

Das beschriebene Verfahren unterscheidet sich von bekannten Verfahren für biologische Reinigung auch dadurch, dass man bei den letzteren unterschiedlich zuströmende Ab wassermengen akzeptiert .und mit konstanter Schlammzirkulation pro Zeiteinheit, d.h. variabler Schlammkonzentration arbeitet; die Zufuhr belebten Schlammes zu der schwenkenden

Menge Abwasser wird somit konstant gehalten.

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Gemäss einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung stellt die Menge "belebten Schlammes, die dem zuströmenden Abwasser als Flockungsmittel zugeführt wird, einen "bestimmten, zweckmässigerweise höchstens 10-20 Volumen-% betragenden Teil des Abwassers dar.

Das erfindungsgemässe Verfahren sei im folgenden im Anschluss an ein Ausf ülirun gsb eispiel beschrieben, das den Gegebenheiten einer kleineren Abwasserreinigungsanlage angepasst ist, wie sie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist ο

Fig. 1 zeigt die wesentlichsten Teile der Anlage, bevor dieselbe in Betrieb genommen wird und

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Reinigungsanlage im Betrieb.

Ausser obengenannten Gesichtspunkten sind für die Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Anlage auch folgende Punkte von Bedeutung.

Der Grund dafür, dass nan Schlamm anstelle von Abwasser belebt, ist, dass nach dem deutschen Forscher Geiger die Sauerstoffaufnahme aus einer Luftblase im Wasser bereits nach 1/4 Sek. erfolgt ist. Das die Blase umgebende Wasser ist dann bereits mit Sauerstoff gesättigt. Man kann sich von diesem Gesichtspunkt aus fragen, ob es zweckmässig sein kann, den Schlamm zu zerteilen, um die Belebung zu erleichtern.

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Man muss indessen zwei wichtige Gesichtspunkte bezüglich der Belebung von Schlamm anlegen, und zwar:

1. Man wünscht eine Flockenbildung, damit sich der Schlamm absetzt.

2. Man wünscht eine hohe Adsorption zwischen den Bakterienkulturen und dem Schlamm und, von diesem Gesichtswinkel betrachtet, man will somit keine Klumpenbildung oder Flockung. .Diese beiden Wünsche stehen somit einander entgegen. Deshalb sind konventionelle

Verfahren und Anlagen, in denen in ein und demselben Becken sowohl Belebung als auch Flockenbildung erfolgen, nicht rationell oder zweckmässig. Beim Verfahren gemäss vorliegender Erfindung weist die Anlage somit, zweckmässigerweise zu einer Einheit zusammengebaut, eine Misch-, Ausgleich- oder Pufferkammer zur Aufnahme des zuströmenden Abwassers auf, eine Flockungskammer, in welcher als Flockungsmittel belebter Schlamm zur Verwendung kommt, eine Sedimentierkammer zur Konzentration oder Anreicherung des Schlammes und Abscheidung der Wasserphase sowie ein Belebungsbecken zur Belebung des angereicherten Schlammes. Vorzugsweise sind sie in einer zusammenhängenden, aus Mischkammer, Flockungskammer, Sedimentierkammer und Belebungsbecken bestehenden Einheit ausgeführt. Die Wasserreinigungsanlage hat somit insgesamtminießteB vier Kammern.

Eine Mammutpumpe ist zwischen der Sedimentierkammer und dem Belebungsbecken in Form von Löchern in der Wand zwischen den Kammern und Belüftungskörpern im Belebungs-

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becken unter Ausnutzung des sog. Mammuteffekts der Belüftungskörper vorgesehen. Zwischen der Mischkammer und der Flockungskammer ist ebenfalls eine Mammutpumpe angeordnet. Die erstgenannte Kammer dient dabei als Ausgleichsraum "bei unregelmässigem Zufluss.

Die Wand zwischen der Flockungskammer und der Sedimentierkammer ist mit einer öffnung versehen, zweckmässigerweise etwas unterhalb der durch einen Ueberlauf in der Sedimentierkammer bestimmten Wasseroberfläche.

Um eine vorgegebene Menge belebten Schlamms dem zuströmenden Abwasser zuzuführen, ist zwischen der Misch- und Flockungskammer und dem Belebungsbecken eine Dosiervorrichtung angeordnet, zweckmässigerweise in Form eines kippbaren Schöpfers, beispielsweise eines Doppelschöpfers, wobei der eine Schöpfer mit zulaufendem Abwasser gefüllt wird, während der andere in den belebten Schlamm eingeiaucht istc Das Volumenverhältnis der Schöpfer untereinander ist auf das gewünschte Mischverhältnis von belebtem Schlamm und Abwasser ausgerichtet. Das Aufnahmevolumen des kleineren Schöpfers ist beispielsweise 1/8 - 1/4 des Volumens des grossen Schöpfers.

Die Anlageeinheit besteht aus einem runden Schacht,

in welchem das Belebungsbecken einen zylindrischen Innenraum bildet, während die übrigen Becken ringsegmentförmige Aussenräume "bilden.

Wie aus aen Figuren hervorgeht, ist das Gehäuse der

Reinigungsanlage in Form von zwei kegelstumpfförmigen

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Ringen 1 und 2 ausgeführt, die miteinander zugewandter Basis auf einander gestellt in die Erde eingegraben sind«; Dadurch bildet sich ein Becken, in .dem die verschiedenen Kammern der Anlage angeordnet sind. Die Wände -_; Ringe der Anlage können beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgeführt sein. Der Böden 3 kann aus dem gleichen Material bestehen und ist mit den Wänden verleimt. Der Schacht ist oben durch einen .Deckel 4 abgedeckt.

Wie am deutlichsten aus Fig. 1 hervorgeht, ist mitten im Schachtraum ein zur Längsachse des Schachtes konzentrischer rohrförmiger Körper 5 angeordnet, der das Belebungsbecken 5' der Anlage bildet» Auch die Wände des Belebungsbeckens seien aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgeführt.

Durch diametral vom Belebungsbecken zu den Schachtwänden 1, 2 verlaufende, flügeiförmige Wände 6 und 7» die einerseits an der Aussenseite des Belebungsbeckens und andererseits an der Innenseite der Schachtwand befestigt, sind, ist der das Belebungsbecken ringförmig umgebende Raum in zwei Teile aufgeteilt, von denen der in der Zeichnung hintere Teil die Sedimentierkammer 8 der Reinigungsanlage bildet. Der dem Betrachter zugewandte Teil des Ringraumes ist durch eine weitere, von der zylindrischen Wand des Belebungsbeckens ausgehende, flügeiförmige Wand 9 in eine grössere Kammer - links auf der Zeichnung - die die Misch- und Ausgleiohkammer 10 der Anlage bildet, Und eine etwas kleinere Kammer ungefähr in der Mitte "der fce ich,-

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nung aufgeteilt, die die Flockungskammer 11 der Anlage bildet. Am Boden der Mischkammer ist an deren linker Seite ein Umwälzkissen 12 aus Schaumstoff und auf dessen rechter Seite eine Mammutpumpe 13_} 13' vorgesehen. Sowohl dem Umwälzkissen als auch der Mammutpumpe wird Druckluft aus einer Verteilerleitung 14- zugeführt, die aus einer ihrerseits an einen Kompressor 16 o.dgl.,. Fig. 2, angeschlossenen Speiseleitung 15 gespeist wird. Die Mammutpumpe 13, 13' ist unten mit einem konusförmigen Blech 17 versehen, um vorteilhafte Einströmverhältnisse sicherzustellen.

Auch am Boden der Flockungskammer 11 ist auf deren rechten Seite ein Umwälzkissen 18 aus Schaumstoff angeordnet, das durch die Leitung 19 mit Druckluft versehen wird. Dadurch soll eine schwache Umrührung in der Flockungskammer erreicht werden können., Von der Flockungskammer wird das Abwasser mit den fertiggebildeten Flocken in die Sedimentierkamner 8 durch eine öffnung 20 in der Wand 7 überführt« In der Kammer 8 sollen die Flocken dann sedimentieren. Um einen direkten Strom zum Ueberlauf 32 der Sedimentierkammer 8 zu verhindern, ist die Öffnung 20 durch eine Platte 21 abgeschirmt, die mitten vor der öffnung 20 in der Sedimentierkammer ein Stück von der Wand 7 entfernt angeordnet ist.

Der Boden des ganzen Belebungsbeckens 5* ist mit Ausnahme von vier zahnlückenförmigen Partien 22, die der Sediment ierkammer zugewandt sind, durch ein Belüftungskissen aus Schaumstoff bedeckt, welches über das Rohr 24 mit Druck-

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luft gespeist wird. Vor den Zahnlücken ist die zylindrische Wand 5 des Belebungsbeckens mit entsprechenden Ausnehmungen versehen, wodurch der sich auf dem Boden der Sedimentierkammer 8 absetzende Schlamm in das Belebungsbecken 5' "fliessen¹¹ kann. Da man durch das Belüftungskissen 23 einen gleichmässigen Luftstrom nach oben durch das Belebungsbecken erhält, wirkt dieser abgesehen davon, dass gleichzeitig eine intensive Belüftung des in demselben befindlichen Schlammes erzielt wird, als eine einfc zige grosse Mammutpumpe. Der zugeführte belebte Schlamm wird dabei im Belebungsbecken angehoben, bis er über die Oberkante eines Ueberlaufrohres 25 gelangt, welches der Rückführung des Schlammes zum Boden der Sedimentierkammer 8 dient.

Vom Belebungsbecken 5' soll der belebte Schlamm erfindungsgemäss in Portionen, die in einem gewissen Verhältnis zu der durch die Rohrleitung 26 in die Mischkammer eingeführten Abwassermenge stehen, in die Mischkammer 10 überführt \*erden. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Belebungsbecken und der Mischkammer eine Dosiervorrichtung 27-50 angeordnet. Diese hat bei der als Äusführungsbeispiel dargestellten Anlage die Form eines Kippschöpfers mit zwei Schöpfern, einem grösseren 28 zur Aufnahme des einströmenden Abflusswassers, und einem kleineren.29 zur Aufnahme einer gegebenen Menge belebten Schlammes· Der Schöpfer 27 ist in Lagern 30 an der Wand des Belebungsbeckens gelagert. Unter dem Schöpfer 28 ist in der Misch-

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kammer ein grobes Sieb in Form eines Netzkorbes 31 zur Abscheidung gröberer Verunreinigungen und gröberen Fibermaterials vorgesehen. Zur Entlüftung der Reinigungsanlage ist ein Rohr 32 vorgesehen. Die Anlage arbeitet auf folgende Art und Weise:

Das Abwasser kommt unregelmässig durch, das Zuflussrohr 26 und rinnt in den Schöpfer 28. Vie aus Fig. 2 hervorgeht, ist im Betrieb das Belebungsbecken 5* mit belebtem Schlamm gefüllt und der Schöpfer 29 ist in denselben eingetaucht. So bald der Schöpfer 28 mit Abwasser gefüllt ist, kippt der Kippschöpfer über und sowohl Abwasser als auch belebter Schlamm werden durch das Sieb 31 in die Mischkammer 10 geschüttet* Der Kippschöpfer ist so ausgeführt, dass der der Mischkammer zugeführte belebte Schlamm höchstens 10-20 Volumen-% der Abwassermenge ausmacht, die jedesmal durch den Schöpfer 28 zugeführt wird. In der Misch- und Ausgleichkammer 10 wird mit Hilfe des Belüftungskissens 12 eine lebhafte Umwälzung erzielt, die sicherstellt, dass die grösstniögliche Oberfläche der belebten Schlammteilchen mit dem Schlamm im Abwasser in Berührung kommt. Dadurch wird auch die grösstmögliche Fläche des Schlammes einer Adsorption der gelösten organischen Verunreinigungen im Abwasser zugänglich. Dies stellt den ersten Schritt des erfindungsgemässen Belebungsverfahrens dar.

Von der Misch- und Ausgleichkammer, die so bemessen ist, dass sie ein zusätzliches Volumen für die Speicherung plötzlich, zuströmenden Abwassers aufweist, wird die Mischung

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aus Abwasser und "belebtem Schlamm mit Hilfe der Mammutpumpe 13, 13' in die Flockungskammer 11 überführt, in der unter schwacher Umrührung die Ausflockung erfolgt. Die Umrührung soll nur ein Sedimentieren verhindern.

Von der Flockungskammer gelangt die Mischung durch die öffnung 20 in der Wand 7 zur Sedimentierkammer. Durch die Scheibe 21 wird dabei der Flüssigkeitsstrom nach unten geleitet um die Sedimentierung nicht zu stören.

Nach der Sedimentierung wird das Klarwasser über einen Ueberlauf 32 und ein Abflussrohr 33 abgezogen. Der Ueberlauf 32 bestimmt den Flüssigkeitsstand in der Sedimentier- und der Flockungskammer.

Der abgesetzte Schlamm am Boden der Sedimentierkammer wird durch den Mammutpumpeneffekt des Belebungsbeckens 5* durch di'e Öffnungen 22 in dasselbe eingesaugt. Der einströmende Schlamm bewegt sich unter ständiger Belüftung von den Zahnlücken au3 nach oben. Eine stärkere Umrührung folgt dabei nicht, da das Belüftungskissen 23 praktisch den ganzen Boden des Belebungsbeckens bedeckt. Die gesamte Schlammasse bewegt sich daher praktisch wie ein Kolben nach oben in der Kammer. Durch das Ueberlaufrohr 25 wird das Schlammniveau im Belebungsbecken konstant gehalten, sodass der Schöpfer 29 immer genügend und gleich weit in den Schlamm eingetaucht ist.

Der Schlamm vom Ueberlauf 25 fliesst zurück zur Sedimentierkammer. t

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Die Mineralisierung von organischen Bestandteilen erfolgt auf folgende Weise: In der Mischkammer werden die gelösten organischen Bestandteile an der Oberfläche der mit dem "belebten .Schlamm zugeführten aktiven Kleinlebewesen adsorbiert. Nach der Sedimentierung und dem Einsaugen in das Schlammbelebungsbecken werden die organischen Stoffe von den "Körpern" der Kleinlebewesen absorbierte Während der kräftigen Belüftung im Schlammbelebungsbecken wird den Kleinlebewesen Sauerstoff durch die Luftblasen zugeführt, die auch das beim Verbrennungsprozess durch die Mitwirkung der Kleinlebewesen gebildete Kohlendioxid COp aufnehmen.

Die mineralisierten organischen Verunreinigungen erhöhen die Schlammenge, was mit sich führt, dass Ueberschußschlamm in einer Menge von etwa 1/5 Volumen-% der zuströmenden Abwassermenge entweder fortlaufend oder satzweise abgezogen werden muss. Dies kann leicht mit Hilfe eines zusätzlichen Schöpforganes an Dosierschöpfer erzielt werden=,

Obgleich die Erfindung im Anschluss an eine Ausführungsform derselben beschrieben wurde, kann dieselbe dennoch auf beliebige Weise im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche abgewandelt.werden.

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Claims (1)

1. Pat ent anspräche.

   1. Verfahren für Abwasserreinigung durch Flockung und Belebung, dadurch gekennzeichnet, dass als Flockungsmittel belebter Schlamm verwendet wird und dass man anstelle einer. Belüftung des zuströmenden, mit belebtem Schlamm vermischten Abwassers oder als Komplement zu einer derartigen Belüftung angereicherten und/oder zurückgewonnenen relativ stillstehenden sedimentierten Schlamm belüftet, sowie dass man dabei durch u.a. einen gleichförmigen, laminaren Luftblasenstrom - dadurch erzeugt, dass sich die Luftzuführung über den grössten Teil des Bodens des den Schlamm enthaltenden Behälters ausdehnt - für eine Belüftung des Schlammes sorgt, die eine grosse Relativbewegung zwischen jedem einzelnen Luftbläschen und den Schlammpartikeln ergibt, sodass man einen guten Berührungskontakt zwischen Luftblasen und der Grenzschicht der Schlammpartikel erhält.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oder mehrere der folgenden Ver-

   fahrensschritte:

   a) Bakterielle Nassverbrennung von im Wasser befindlichen Verunreinigungen zu Kohlensäure (COp) und Stickstoff (N) durch Abtreibung mit Luft in

   einem über die Bodenfläche gleichmässig Verteilte Ο

   ten Volumenstrom mit wenigstens 20 r/m /h,

   109839/1299 - 21 .

   b) Ausnützung -einer Eisenhydratkonzentration Fe (OH)^ von wenigstens 20 mol/nr belüftetem Becken durch natürliche Anreicherung aus zuströmendem Abwasser (hohes Schlammalter) in der Absicht, eine optimale Konzentration an Kleinlebewesen beizubehalten, wodurch eine entlastete und gutes Sorptionsvermögen aufweisende Flockung erzielt wird, die auch in geringen Mengen vorkommende Verunreinigungen wie Spurenelemente, llährsalze, Gifte (beispielsweise Cu, Ho, Go, Mn, Z, Hg, Pb) aufnehmen kann,

   c) chemische Ausfällung von Phosphor (P) im Eisenhydrat als schwerlösliche Fällung von Kalciumphosphat (CaHPO₂,) durch ein Ueberschreiten der Löslichkeit der Fällung im Wasser durch hohe Personenbelastung unter Beibehaltung von für die biologischen Reaktionen geeignetem Milieu bei neutralen pH-Werten, d.h. wobei biologische Reaktionen erfolgen,

   d) sowie eventuell auch Abscheidung von gröberem Fasermaterial, wie Zellulosöfasern, die sich nicht nassverbrennen lassen.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwasserschlamm angereichert und in einem Belebungsbecken gesammelt wird,

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   dass ein wesentlicher Teil des Schlammvolumens in Berührung mit einem hauptsächlich vertikalen Strom von-Luftblasen Gebracht wird, der so beschaffen ist, dass man einen maximalen Diffusionseffekt zwischen den Blasen und Sohlammteilchen erhält, indem man dafür sorgt, dass bei einem gegebenen Schlammvolumen die Einwirkung der gesamten Fläche der Luftblasen sowie der relativen Geschwindigkeit der Blasen und der Turbulenz der Luft in der Luftblasen ein Optimum darstellt.

   4·. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ν ■ Q/A, wobei Q die eingeblasene Luftmenge in 1117h, A die der Belüftung ausgesetzte Sektion des Schlammvolumens und ν wenigstens 10 r/h und höchstens 100 nr/h ist.

   5. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge belebten Schlammes» die dem zuströmenden Abwasser als Flockungsmittel zugesetzt wird, einen bestimmten, zweckmassigerweise höchstens 10-20 Valujaen-% ausmachenden Teil des zufliessenden Abwassers darstellt , und direkt durch dasselbe geregelt wird. ,^

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   6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (l, 2) eine Misch- und Ausgleichkammer (10) zur Aufnahme zuströmenden Abwassers, eine Flockungskammer (11), in der als Flockungsmittel belebter Schlamm verwendet wird, eine Sedimentierkammer (8) zur Konzentration bzw. Anreicherung des Schlammes und Abscheidung der Wasserphase sowie ein Belebungsbecken (5^f) zur Belebung des angereicherten Schlammes ange ο rdne t s i nd.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sedimentierkammer (8) und dem Belebungsbecken (5¹) ein Mischluft-Wasserheber (Mammutpumpe) angeordnet ist, eventuell in Form von Belüftungskissen in der Sedimentierkammer (8) oder in Form von Löchern (24) in der Wand zwischen den Kammern sowie Belüftungskörpern im Belebungsbecken (5*)·

   8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen der Misch- und Ausgleichskammer (10) und der Flockungskammer (11) ein Mischluft-Wasserheber (13, 13') angeordnet ist.

   9. Einrichtung nach den Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Zusatz einer be-

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   stimmten Menge belebten Schlammes zur Misch- und Aus-» gleichkamaer (10) oder zur Flockungskamaer (11) mit einer Dosiervorrichtung, nreckmäßigerweise in Fora einer kippbaren Schöpfvorrichtung (27) versehen ist.

   10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einen runden Schacht (1, 2) das Belebungsbecken (5*) einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum (5) bildet, der von den drei übrigen laamern (β, 10 und 11) umgeben ist.

   11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und Auegleirhktmaur (10) »owie die Flockungskammer (U) susaaaen einen tau* einnehmen, der ungefähr dem Volumen der Sedimentierkammer (β) entspricht.

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