DE1944558B2

DE1944558B2 - Anlage zur biologischen abwasserklaerung nach dem belebtschlammverfahren

Info

Publication number: DE1944558B2
Application number: DE19691944558
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl.-Ing. 2848 Vechta Wieferig
Original assignee: Passavant-Werke Michelbacher Hütte, 6209 Aarbergen
Priority date: 1969-09-02
Filing date: 1969-09-02
Publication date: 1972-06-08
Also published as: US3642615A; BE755565A; DE1944558A1; AT297621B; FR2060843A5; CH510587A; NL7012995A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur biologischen Abwasserklärung nach dem Belebtschlammverfahren mit einem mindestens einen Belüfter aufweisenden Belüftungsbecken, in dem durch entsprechende Leitvorrichtungen eine im wesentlichen lotrechte Umwälzströmung auftritt, und einem nach dem Sedimentationsprinzip arbeitenden Nachklärbecken, das mit dem Belüftungsbecken durch bodenseitige, gleichgerichtet mit der Umwälzströmung einmündende Schlammrückführöffnungen in einer gemeinsamen Trennwand und durch eine von diesen räumlich getrennte Zulaufeinrichtung für das Schlamm-Abwassergemisch verbunden ist und das im Oberflächenbereich einen Klarwasserablauf aufweist.

Eine derartige Anlage ist aus der schweizerischen Patentschrift 414 480 bekannt. Hierbei ist das Belüftungsbecken mit dem Nachklärbecken durch eine Überführungszone verbunden, in der ein zusätzlicher Belüfter angeordnet ist, der das Abwasser-Schlammgemisch aus tieferen Bereichen des Belüftungsbekkens ansaugt, über die Oberkante einer Trennwand hebt und in tieferen Bereichen in das Nachklärbecken einströmen läßt, in welchem sich hierdurch eine Aufwärtsströmung einstellt. Im unteren Bereich der Überführungszone sinken die Schlammflocken durch die Schwerkraft in den Bereich der Schlammrückführöffnungen. Es sind somit im Nahklärbecken und in der Überführungszone einander entgegengerichtete und sich gegenseitig beeinflussende Strömungs- und Sedimentationsvorgänge vorhanden. Dies sowie die Tatsache, daß die Schlammrückführung durch die bodenseitigen öffnungen im wesentlichen ein Sedimentationsvorgang und keine erzwungene Strömung ist, beeinträchtigt die Wirksamkeit der Schlammrückführung. Die Verwendung des zusätzlichen Belüfters zum Fördern des Schlamm-Abwassergemisches in das Nachklärbecken führt außerdem zur zusätzlichen Anlagerung von Luftblasen an die Schlammflocken, was einer schnellen Sedimentation entgegenwirkt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs genannten Art die Strömungsverhältnisse im Sinne einer völligen Trennung zwischen dem Zulauf des Schlamm-Abwassergemisches in das Nachklärbecken und der Schlammrückführung in das Belüftungsbecken zu verbessern.

pie Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgeniäß darin, daß die Zulaufeinrichtung eine Auffangrinne ist, die im Spritzbereich des als Oberflächenbelüfter ausgebildeten BelUfters derart angeordnet ist, daß sich bei entsprechender Ausbildung der Schlammrückführöffnungen und entsprechender Anordnung und Bemessung des Klarwasserablaufs im Nachklärbecken ein höherer Wasserspiegel einstellt als im Belüftungsbecken, und die an einer dem Klarwasserablauf gegenüberliegenden Stelle in das Nachklärbecken mündet.

Man erreicht hierdurch den Vorteil, daß der Zulauf völlig außerhalb des Beckens und ohne Behinderung der in diesem sich ausbildenden Strömungen erfolgt, daß im Nachklärbecken keine der Sedimentation entgegengerichtete Aufwärtsströmung erzeugt wird und daß die Schlammrückführung als durch den höheren Wasserspiegel im Nachklärbecken erzwungener injektionsartiger Strömungsvorgang stattfindet.

Die Verwendung von Oberflächenbelüftern in Belüftungsbecken bei Anlagen der vorliegenden Art ist an sich in mannigfacher Form bekannt.

Zur weiteren Verbesserung der Strömungsverhältnisse in dem angegebenen Sinne ist es vorteilhaft, wenn im Belüftungsbecken vor den Schlammrückführ-Öffnungen Leitwände zur Verstärkung und Gleichrichtung der Umwälzströmung mit der Eintrittsrichtung des Rücklauf Schlammes angeordnet sind, wodurch eine zusätzliche Ansaugwirkung für den Rücklaufschlamm erzeugt wird, und daß in der Nähe der den Schlammrückführöffnungen gegenüberliegenden Begrenzungswand des Belüftungsbeckens eine weitere, unter dem Oberflächenbelüfter endende Leitwand vorgesehen ist, die die Rückströmung zum Oberflächenbelüfter etwa vertikal nach oben lenkt.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Trennwand zwischen dem Belüftungsbecken und Nachklärbecken mit den Querschnitt des Nachklärbeckens nach unten verengender Neigung angeordnet ist.

Die durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zulaufeinrichtung erzielten vorteilhaften Strömungsverhältnisse im Nachklärbecken können durch die folgenden Maßnahmen noch weiter verbessert werden: Der Ausfluß aus der Auffangrinne in das Nachklärbecken ist vorzugsweise auf der ganzen Länge einer Schmalseite des Nachklärbeckens angeordnet und insbesondere abschnittsweise steuerbar. Vorzugsweise ist er gegen eine Wand des Nachklärbeckens gerichtet. Der Ablauf aus dem Nachklärbecken erfolgt vorteilhafterweise über eine Überfallkante, insbesondere auf der ganzen Länge einer Schmalseite des Nachklärbeckens, und er ist vorteilhafterweise auf der strömungsabseitigen Seite einer die Schwimmstoffe abhaltenden Tauchwand angeordnet.

Um die dem Nachklärbecken zugeführte Menge des Schlamm-Abwassergemisches zu steuern, weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Auffangrinne eine in das Belüftungsbecken zurückführende Abzweigung und eine das Verhältnis der ins Belüftungsbecken und ins Nachklärbecken strömenden Schlamm-Abwassermengen steuernde Klappe od. dgl. auf. Auch kann die Auffangrinne in ihrem dem Oberflächenbelüfter benachbarten Teil in der Höhe, in der wirksamen Länge und/oder im Abstand zum Oberflächenbelüfter verstellbar ausgebildet sein. 6s

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt längs der Linie A-B von Fig, 2 durch eine als Kompakt-Kläranlage ausgebildete Anlage gemäß der Erfindung,

F ig, 2 die Anlage nach Fig, 1 in Draufsicht,

Fig, 3 einen Schnitt längs der Linie C-D von Fig, 2 und

Fig, 4 im Längsschnitt in größerem Maßstab eine Einzelheit im Bodenbereich des Belüftungs- und Nachklärbeckens.

Die Anlage besteht aus dem Belüftungsbecken 1, dem Nachklärbecken 2 und einem Schlammsammclraum 3, Die drei Räume sind in einer einzigen, entweder als Bauwerk ausgeführten oder transportablen Einheit untergebracht und durch Trennwände innerhalb dieser Einheit voneinander getrennt.

Im Belüftungsbecken 1 ist als Oberflächenbelüfter 4 ein um eine horizontale Achse umlaufender Rotor vorgesehen, dessen Belüftungsschaufeln od. dgl. Luft in das Wasser eintragen und einen Teil des Wassers hochwirbeln. Dieser Rotor erzeugt in dem Belüftungsbecken 1 eine lotrechte Umwälzungsströmung, deren Verlauf durch die Pfeile5, 6 in Fig. 1 angedeutet ist. Die Ausbildung dieser Strömung wird unterstützt durch eine entsprechend schräge Anordnung der Trennwand 7 zwischen Belüftungsbecken 1 und Nachklärbecken 2 und der Begrenzungswand 8 zwischen Belüftungsbecken 1 und Schlammsammelraum 3 sowie außerdem durch Anbringung einer Leitwand 8 α etwa parallel zur Begrenzungswand 8, wodurch der aufsteigende Teil der Umwälzungsströmung vom absteigenden Teil getrennt und in den Ansaugbereich des Oberflächenbelüfters 4 zurückgeführt wird.

Unmittelbar vor dem Oberflächenbelüfter 4 und in dessen Spritzbereich ist oberhalb des Wasserspiegels eine Auffangrinne 9 angeordnet, die einen Teil des vom Oberflächenbelüfter 4 hochgewirbelten Schlamm-Abwassergemisches auffängt. Zur Regulierung der zugeführten Wassermenge kann die Auffangrinne 9 in der Höhe, in ihrer wirksamen Länge und/ oder ihrem Abstand vom Oberflächenbelüfter 4 verstellbar ausgebildet sein. Außerdem besitzt sie eine durch eine Klappe 10 versperrbare Abzweigung 11, durch die ein Teil des aufgefangenen Schlamm-Abwassergemisches wieder in das Belüftungsbecken 1 zurückgeleitet werden kann.

Die Auffangrinne 9 ist über das Nachklärbecken 2 verlängert und besitzt dort auf der der Wand des Nachklärbeckens 2 zugekehrten Seite einen Überlauf 12, so daß das Wasser über die ganze Länge dieser Seite in das Nachklärbecken 2 eintreten kann. Zur weiteren Beruhigung der Strömung sind eine Tauchwand 13 und eine Leitwand 14 vorgesehen (F i g. 3). Das durch die Leitwand 14 wieder zur Oberfläche abgelenkte Wasser durchfließt das Nachklärbecken 2 in sanfter horizontaler Strömung, die von oben nach unten gerichtet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Nachklärbeckens 2 ist eine Abflußrinne 15 für gerein^:gtes Wasser vorgesehen, deren als Uberfallkante 16 ausgebildeter Einlauf wiederum auf der der Wand zugekehrten Seite angeordnet ist, wobei der Körper der Abflußrinne 15 eine Tauchwand zur Zurückhaltung von schwimmenden Verunreinigungen darstellt.

Die Schlammflocken des vom Belüftungsbecken 1 in das Nachklärbecken 2 gelangenden Schlamm-Abwassergemisches setzen sich im Nachklärbecken 2 nach unten ab, wobei diese Sedimentationsbewegung durch keine Aufwärtsströmuns behindert wird.

Durch die schon erwähnte Schrägneigung der Trennwand 7 sowie eine entsprechende Neigung der Außenwand 17 verjüngt sich das Nachklärbecken 2 im Längsschnitt etwa trichterförmig nach unten. Auch in Querrichtung sind geneigte Leitwände 18 (F i g. 3) vorgesehen, so daß eine Anzahl von Trichtern gebildet wird, die unten mit engen Schlammrückführöffnungen 19 unmittelbar mit dem Belüftungsbecken 1 in Verbindung stehen. Wie man insbesondere aus Fig. 1 sieht, sind diese Schlammrückführöffnungen 19 so ausgebildet, daß der Schlamm in das Belüftungsbecken 1 gleichgerichtet mit der an dieser Stelle vorbeiströmenden Abwärtsströmung eintritt. Hierdurch wird, etwa nach Art einer Wasserstrahlpumpe, eine Ansaugwirkung auf den Rücklaufschlamm ausgeübt. Diese Saugwirkung wird weiter durch eine die Abwärtsströmung des Belüftungsbekkens 1 zusammendrängende und von der Eintrittsstelle des Schlammes abdrängende Leitwand 20 verstärkt. Da sich im Nachklärbecken 2 durch die zwangläufige Wasserzufuhr ein etwas höherer Wasserspiegel einstellt als im Belüftungsbecken 1, wird der Schlamm außerdem durch den hydrostatischen Druck in das Belüftungsbecken 1 gedrückt. Die Menge des Rücklaufschlammes kann durch eine Klappe 21 (F i g. 4) reguliert werden, die außerdem als Rückschlagklappe ausgebildet ist, um jedes Rückströmen von Schlamm in das Nachklärbecken 2 bei einer Umkehrung der Druckverhältnisse zu verhindern.

In der Nähe des unteren Bereiches des Nachklärbeckens 2 und des Belüftungsbeckens 1 ist eine Schlammabzugleitung 22 angeordnet, die zeitweise, vorzugsweise nach längerem Stillstand des Rotors, Überschußschlamm aus dem geschilderten Kreislauf entzieht und in einen Schlammsammelraum 3 fördert. Hier setzt sich dieser Schlamm nochmals ab, und mittels einer Pumpe 23 wird der flüssige Teil in das Belüftungsbecken 1 wieder zurückgepumpt, während der etwas konzentriertere Schlamm auf Trockenbeete abgepumpt wird.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das zu reinigende Abwasser wird über eine Leitung 24 zugeführt und gelangt über eine mit Rechen 25 und Sandfang 26 ausgerüstete Rinne, die aus Platzgründen oberhalb des Nachklärbeckens 2 angeordnet ist, mittels eines Tauchstutzens 27 in das Belüftungsbecken 1. Das zugeführte Wasser kommt in den Bereich der Belüftungs- und Umwälzwirkung des Oberflächenbelüfters4 und wird zu wiederholten Malen im Belüftungsbecken 1 umgewälzt. Nur ein kleiner Teil wird durch den Oberflächenbelüfter 4 in die Auffangrinne 9 gefördert und gelangt in das Nachklärbekken 2. Hier herrscht eine schwache, durch die Ausbildung des Ein- und Ablaufes zusätzlich gebremste Horizontalströmung. Gereinigtes Wasser wird durch die Abflußrinne 15 abgezogen, während der sich absetzende Schlamm durch die Schlammrückführöffnunjen 19 in das Belüftungsbecken 1 gelangt und wieder im Belebungszyklus teilnimmt, soweit er nicht durch die Schlammabzugleitung 22 in den Schlammsammelraum 3 gefördert wird.

Zur Beseitigung der Schwimmstoffe im Nachklärbecken 2 ist eine (nicht dargestellte) Schwimmstoff-

räumeinrichtung vorgesehen, die auf der der Strömung zugewandten Seite der als Tauchwand ausgebildeten Abflußrinne 15 angeordnet ist, da sich dort die Schwimmstoffe auf Grund der Horizontalströmung ansammeln. Die Schwimmstoffräumeinrichtung

ίο besteht aus einer Abzugsleitung mit einem schwimmenden, siebförmigen Einlauf, der die gröberen Schwimmstoffe zurückhält. Das Sieb ist als abnehmbarer Korb ausgebildet, um von Zeit zu Zeit die angesammelten groben Bestandteile entfernen zu können.

Die gesamte Anlage kann als Bauwerk oder als transportable Stahlkonstruktion ausgebildet sein. Sie benötigt außer dem Antrieb des Oberflächenbeliifters 4 und einem gelegentlichen Abpumpen des Über-

schußschlammes praktisch keine Energiezufuhr.

In der Trennwand 7 zwischen dem Belüftungsbekken 1 und dem Nachklärbecken 2 ist etwa 30 cm unterhalb des Wasserspiegels eine Öffnung vorgesehen, die mit einem Handschieber 28 verschließbar ist.

Diese Öffnung soll bei längerem Stromausfall geöffnet werden. Damit besteht für das in das Belüftungsbecken 1 einströmende Abwasser eine Durchflußmöglichkeit in den Nachklärbeckenraum und damit zum Ablauf. Die Anlage arbeitet dann insgesamt als Absetzbecken. Durch die Anordnung dieser Öffnung unterhalb des Wasserspiegels hat der mit dem Rohabwasser ankommende Schwimmschlamm genügend Platz, um sich auf dem Wasserspiegel des Belüftungsbeckens 1 zu sammeln.

Bei Ausbildung der Anlage als transportable Kompakt-Kläranlage bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit, die Anlage nach dem Baukastenprinzip so auszubilden, daß sie durch Einfügung einfacher Zwischenstücke in verschiedenen Größen hergestellt werden kann. Hierzu kann die in den Zeichnungen dargestellte, das Belüftungsbecken 1, das Nachklärbekken 2 und den Schlammsammelraum 3 umfassende Einheit in der Linie A-B von Fig. 2 geteilt sein. Die beiden durch die Teilung gebildeten Hälften oder Grundkörper können entweder direkt oder unter Zwischenfügung von einfachen Wandteilen zu einer Anlage mit größerem Rauminhalt zusammengesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß sich hierbei Belüftungsbecken I₃ Nachklärbecken 2 und Schlammsammelraum 3 in etwa gleichem Maße vergrößern und dadurch ihre gegenseitigen Proportionen beibehalten. Jedes eingefügte Zwischenstück kann mit einem Belüftungswalzenabschnitt versehen sein, der mit den angetriebenen Belüftungswalzenteilen des

Grundkörpers zu verbinden wäre. Je nach der Breite der eingefügten Zwischenstücke und der dadurch erzielten Baulänge kann es hierbei erforderlich werden, mindestens eine Zwischenlagerung des Rotors sowie einen oder mehrere zusätzliche Antriebe vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Anlage zur biologischen Abwasserklärung nach dem Belebtschlammverfahren mit einem mindestens einen Belüfter aufweisende» Belüftungsbecken, in dem durch entsprechende Leitvorrichtungen eine im wesentlichen lotrechte Um· Wälzströmung auftritt, und einen nach dem Sedimentationsprinzip arbeitenden Nachklärbecken, das mit dem Belüftungsbecken durch bodenseitige, gleichgerichtet mit der Umwälzströmung einmündende Schlammrückführöffnungen in einer gemeinsamen Trennwand und durch eine von diesen räumlich getrennte Zulaufeinrichtung für das ig Schlamm-Abwassergemisch verbunden ist und das im Oberflächenbereich einen Klarwasserablauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufeinrichtung eine Auffangrinne (9) ist, die im Spritzbereich des als Ober- ao flächenbelüftcr (4) ausgebildeten Belüfters derart angeordnet ist, daß sich bei entsprechender Ausbildung der Schlammrückführöffnungen (19) und entsprechender Anordnung und Bemessung des Klarwasserablaufs im Nachklärbecken (2) ein hö- as herer Wasserspiegel einstellt als im Belüftungsbecken (1), und die an einer dem Klarwasserablauf gegenüberliegenden Stelle in das Nachklärbecken (2) mündet.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Belüftungsbecken (1) vor den Schlammrückführöffnungen (19) Leitwände (20) zur Verstärkung und Gleichrichtung der Umwälzströmung mit der Eintrittsrichtung des Rücklaufschlammes angeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dodurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der den Schlammrückführöffnungen (19) gegenüberliegenden Begrenzungswand (ti) des Belüftungsbeckens (1) eine weitere, unter dem Oberflächenbelüfter (4) endende Leitwand (8 a) vorgesehen ist, die die Rückströmung zum Oberflächenbelüfter (4) etwa vertikal nach oben lenkt.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) zwischen Belüftungsbecken (1) und Nachklärbekken (2) mit den Querschnitt des Nachklärbeckens (2) nach unten verengender Neigung angeordnet ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß aus der Auffangrinne (9) in das Nachklärbecken (2) auf der ganzen Länge einer Schmalseite des Nachklärbeckens (2) angeordnet und insbesondere abschnittweise steuerbar ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf aus der Auffangrinne (9) in das Nachklärbecken (2) gegen eine Wand des Nachklärbeckens (2) gerichtet ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf aus dem Nachklärbecken (2) über eine Überfallkante (16), insbesondere auf der ganzen Länge einer Schmalseite des Nachklärbeckens (2), erfolgt.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf aus dem Nachklärbecken (2) auf der strömungsabseitigen Seite einer die Schwimmstoffe abhaltenden Tauchwand angeordnet ist.
9, Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffan^rinne (9) eine in das Belüftungsbecken (I) zurückführende Abzweigung (11) und eine das Verhältnis der ins Belüftungsbecken (1) und ins Nachklärbecken (2) strömenden Wassermengen steuernde Klappe (10) od. dgl. aufweist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangrinne (9) in ihrem dem Oberflächenbelüfter (4) benachbarten Teil in der Höhe, in der wirksamen Länge und/oder im Abstand zum Oberflächenbelüfter (4) verstellbar ausgebildet ist.