DE19530794A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Thermalbadabwässern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung zur Behandlung von verschiedenartigen, diskontinuierlich anfallenden Thermalbadabwässern, insbes. Bade- und Duschabwasser sowie Schwimmbadfilter-Rückspülabwasser

Es ist bekannt, daß Thermalbadabwässer in stark schwankenden Strömen und in unterschiedlicher schadstoff­ grenzwertüberschreitenden Zusammensetzung in Thermalbädern anfallen, so daß diese kostenpflichtig zur Nachbehandlung in den allgemeinen kommunalen Schmutzwasseranschluß zur zentralen Nachbehandlung eingeführt werden müssen. Zum einen handelt es sich um im Tagesverlauf anfallendes Duschabwasser mit insbesondere durch einen Reinigungs­ mittelgehalt über dem Grenzwert liegenden CSB-Wert (chemischer-Sauerstoff-Bedarfs-Wert) und zum anderen um vor und nach der Badöffnungszeit anfallendes Rückspülab­ wasser mit einem über dem Grenzwert liegenden AOX-Wert (adsorbierbare-organische-Halogene-Wert), der durch die Chlorierung des Badewassers entsteht. Drüberhinaus sind unterwünschte Schwebstoffe und Mikrobenkeime in den Abwässern enthalten.

Es sind aus der DE 43 41 414 A1 Wasseraufbereitungsanlagen bekannt, bei denen durch Beimischung von Flotationsmitteln und anschließende Flotation Schwebstoffe aus dem Abwasser abgeschieden werden und das so geklärte Abwasser in einer folgenden Ozonisierung einer Entkeimung unterzogen wird.

Weiterhin ist aus der DE 35 01 175 C2 eine Hochdruck-Durchluftsättigungsvorrichtung bekannt, mit der übersättigtes Abwasser erzeugt wird, das unter Entstehung von Mikroblasen in eine Flotationsvorrichtung oder dergleichen eingeleitet wird.

Mit den bekannten Vorrichtungen gelingt es jedoch nicht, den AOX-Wert eines Abwassers wesentlich abzusenken; auch eine zur Umwandlung in Brauchwasser ausreichende Aufbereitung von Duschwasser ist mit diesen Vorrichtungen nur mit hohem Aufwand bei der Ozonisierung möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zu offenbaren, die mit relativ geringem apparati­ ven Aufwand ermöglicht, das Dusch- und das Rückspülwasser für eine Weiterverwendung als Brauchwasser oder zur Einleitung in einen Regenwasserkanal aufzubereiten.

Die Lösung besteht darin, daß diese verschiedenen Abwässer einzeln zwischengespeichert werden und jeweils einem Tagesgesamtanfall gemäß kontinuierlich in etwa konstantem Mischungsverhältnis vermischt werden und der so gebildete Mischabwasserstrom kontinuierlich flotiert und danach ozonisiert wird, so daß durchlaufend Brauchwasser anfällt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Vorrichtung ist in den Ansprüchen 10 bis 18 charakterisiert.

Die heute üblichen Grenzwerte für eine Einleitung von Abwasser in einen Regenwasserkanal sind:

CSB < 90 mg/l
AOX < 0,2 mg/l

abfiltrierbare Stoffe < 50 mg/l.

Wie Fig. 2 zeigt, treten im Laufe eines Monats je nach Besucherzahl eines Bades große Schwankungen in dem Abwasseranfall auf. Dem überlagert sich noch eine saisonale Schwankung der Mengen. Im Durchschnitt beträgt der Anfall etwa 150 l/Badegast. Gewöhnlich liegt die Duschwassermenge höher, i.a. etwa doppelt so hoch wie die Rückspülabwassermenge. Das Duschabwasser fällt während der Betriebszeit von 9 bis 23 Uhr an und das Rückspülabwasser von 7 bis 9 und nach 232 Uhr. Die beobachteten Schadstoffwerte liegen für
Rückspülabwasser bei ca. 50 mg/l CSB; 0,25 mg/l AOX und 40 mg/l abfiltrierbare Stoffe und
Duschabwasser bei ca. 400 mg/l CSB, 0,04 mg/l AOX und 90 mg/l abfiltrierbare Stoffe.

Es kann folgendes festgestellt werden:

• - Die Grenzwerte für die Einleitung des Abwassers in den Regenwasserkanal können ohne Abwasserbehandlung nicht erzielt werden.
• - Die Meßwerte insbesondere der CSB-Wert für das Duschwasser, sind stark von den Gegebenheiten bzw. den individuellen Gewohnheiten der Badegäste abhängig. Diese Schwankungen bereiten Probleme, da keine zuverlässigen dauergültigen Vorhersagen bezüglich der Höhe des CSB-Wertes getroffen werden können.
• - Die Höhe des AOX-Wertes im Rückspülwasser kann durch Desorptions-Vorgänge des AOX während des Rückspülprozesses erklärt werden. Ursachen sind die im Vergleich zum Badewasser niedrige Wassertemperatur, der erhöhte Druck sowie die hohe Fließgeschwindigkeit beim Rückspülen.

Durch eine Flotation ohne Hilfsmittel konnte der CSB-Wert in beiden Abwasserarten um ca. 1/3 gesenkt werden, und mit Zugabe von Flockungsmitteln konnte jeweils eine Halbierung des CSB-Wertes für beide Abwasserarten erreicht werden.

Mit der Zunahme der Konzentration von Flockungsmitteln bilden sich größere und stabilere Flocken aus. Da das Flockungsmittel den pH-Wert senkt, kann die Flockungsmittel-Konzentration jedoch nicht beliebig gesteigert werden. Eine Zugabe von nur 20-40 ml Flockungsmittel pro Kubikmeter Abwasser hat sich als günstig erwiesen.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Flotation mit Zugabe von Flockungsmitteln auch der Anteil der anionischen Tenside auf weniger als 50% des Anfangswertes reduziert wird.

Die Ozonisierung senkt die Keimzahlen in den Abwässern, die durch die sogenannte Koloniezahl in einem Brüter dargestellt wird, bei Duschabwasser von 3 mal 10 hoch 7 Keimen/ml auf unter 15 Keime/ml und bei Rückspülwasser von 10 hoch fünf Keimen/ml auf unter 10 Keime/ml.

Die Ozonisierung erbringt außerdem bei Eintragung großer Ozonmengen und je nach der Behandlungsdauer eine weitere CSB-Absenkung auf etwa 50 bis 20% des Ausgangswertes, so daß bei geringem Durchsatz das Duschabwasser auch bei einer Einzelbehandlung bereits den Grenzwertanforderungen genügen würde. Die hohen Spitzen des Duschwasseranfalles würden jedoch eine entsprechend große Auslegung der Anlage erfordern, um auch dann eine solche Absenkung des CSB-Wertes zu erbringen, die zu einer Einleitung in den Regenwasserkanal berechtigen würde.

Beim Rückspülabwasser bliebe bei eine Einzelbehandlung ein zu hoher AOX-Gehalt übrig, so daß einzeln behandelt keine Einleitung in den Abwasserkanal erlaubt ist.

Die Erfindung bringt dagegen Abhilfe, da zum einen durch eine Pufferung der Spitzenmenge eine kontinuierliche Durchströmung der Flotationsvorrichtung und der Ozonisierungsvorrichtung erreicht wird und zweitens durch eine laufende proportionale Mischung der beiden Abwasserarten zum einen der AOX-Wert ständig unter dem Grenzwert gehalten wird und zum anderen eine Herabsetzung des CSB-Wertes gegenüber dem Ausgangs-CSB-Wert des Duschabwassers führt, so daß die Weiterbehandlung erleichtert ist. Darüberhinaus wirkt die Beimischung des Rückspülabwassers nicht nur wegen der Verdünnung sondern durch seinen Gehalt an Chlorverbindungen auch aktiv keimtötend auf das Duschabwasser. Diese synergistischen Wirkungen erlauben mit einer einzigen relativ kleinen Anlage die vollständige Aufbereitung beider Abwasserarten.

Da die beiden Abwasserarten wechselweise anfallen, sind für die Behälterkapazitäten zur Pufferung etwas mehr als die jeweils höchsten halben Tagesmengen pro Behälterpaar vorzusehen. Das Ausbringen der Abwässer erfolgt dann kontinuierlich und kann der Tageslast angepaßt werden, so daß an besuchsschwachen Tagen die Absenkung der CSB-Werte und eine Sterilisierung auf Werte weit jenseits der geforderten Grenzen erfolgt.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 veranschaulicht, die ein Anlagenschema zeigt.

Die Anlage gemäß Fig. 1 besteht aus zwei getrennten Vorlageeinheiten, B2, B4 nämlich für Rückspül- und für Duschabwasser, einer Vermischungsvorrichtung, der Dosierung eines Flockungsmittels FM einer Mikroflotationsvorrichtung Flo und einer Ozonbehandlungsvorrichtung OR. Das anfallende Rückspülabwasser RAW wird dem Behälter B2 zugeführt und das Duschabwasser DAW in den Behälter B4 eingeleitet. Die weiteren Behälter B1 und B3 dienen jeweils als Puffer für einen jeweiligen Spitzenanfall. Die Befüllung dieser Überlaufbehältnisse B1, B3 erfolgt über den Überlauf der Behälter B2 bzw. B4; deren Entleerung erfolgt über die mit den Rückschlagventilen R1 und R2 versehenen Zuleitungen in die zugehörigen Behälter B2 und B4.

Über die Füllstandhöhenmesser N1, N2 und die Steuervor­ richtung ST werden die Pumpen P1 und P2 angesteuert. Über die unterschiedlichen Volumenströme der Pumpen P1, P2 wird ein bestimmtes Mischungsverhältnis der Abwässer DAW, RAW eingestellt. In der Zuleitung des Mischabwasserstromes zur Flotation Flo wird mit Hilfe eines pH-Wertmessers pH die Dosiermenge eines Flockungsmittels FM auf einen vorgegebenen Wert geregelt. Die Zugabe des Flockungsmit­ tels erfolgt vor der Flotation über einen Rohrflockulator. Das mit Flockungsmittel behandelte Mischabwasser wird über eine Dispergiervorrichtung D der Flotationanlage Flo zugeführt. Bei der Flotation werden die Schwebstoffe abgetrennt, die als Flotat FL abgezogen werden. Der schwebstofffreie Klarlauf KL wird durch einen Überlauf abgezogen und in der Ozonanlage OG, OM, OR entkeimt. Das entkeimte Wasser wird in den Regenwasserkanal abgeleitet oder kann als Brauchwasser BW genutzt erden. Der Ozonisa­ tor besteht aus dem Ozonreaktor OR und einem Umlaufmischer OM, der an einen Ozongenerator OG angeschlossen ist.

Die Anlage schaltet sich automatisch ab, wenn eine der festgesetzten Füllstandhöhen unterschritten wird, nur der Betrieb der Flotationseinheit Flo wird aufrechterhalten.

Dieser wird durch eine Rückführung des Klarlaufes KL aus der Flotation vor das dann geschlossene Ventil R3 ermöglicht. Dies Rückführung erfolgt über die Pumpe P3 und den Hochdruckmischer HM, dem Druckluft PL zugeführt wird und der einen mit Druckluft übersättigten Flüssigkeits­ strom in den Injektor I abgibt, der gegebenenfalls das Mischabwasser in den Disperger D mitnimmt.

Der Überlauf in die Behälter B1 und B3 gewährleistet das Ausgleichen von extremen Abwasseranfällen. Die Rührwerke W1-W4 verhindern das Absetzen von Schwebstoffen, sie sind jeweils nur bei ausreichendem Füllstand angesteuert.

Die Festlegung des Mischungsverhältnisses von Rückspül- zu Duschabwasser ist eine wesentliche Funktion der Steuervor­ richtung ST. Bei der Bestimmung des Mischungsverhältnisses müssen vier Parameter berücksichtigt werden, bezüglich der einzuhaltenden Grenzwerte, nämlich der AOX-Wert, der CSB-Wert und der Wert der abfiltrierbaren Stoffen, sowie die jeweils anfallende Abwassermenge. Die AOX- und CSB-Grenzwerte bilden die limitierenden Grenzen des Bereichs in dem sich das geeignete Mischungsverhältnis befinden darf. Da die Werte für CSB und AOX für beide Abwässer in Bezug auf die Grenzwerte gegenläufig sind, ist jeweils mindestens so viel von der anderen Sorte beizumischen, daß diese Grenzwerte eingehalten werden. Der Parameter abfiltrierbare Stoffe hat keinen Einfluß auf die Wahl des Verhältnisses, da die Ablaufwerte nach der Flotation weit unter dem gewöhnlich geforderten Einleitwert liegen. Bei der Festlegung des Mischungsverhältnisses gibt im wesent­ lichen der Parameter CSB den Ausschlag, jedoch muß beach­ tet werden, da die Aufbereitung der anfallenden Abwasser­ mengen gewährleistet ist, d. h. die Flotationsanlage nicht überlastet wird.

Zahlreiche Versuche und langwierige Beobachtungen über die stark in Mengen und Konsistenz variierenden Abwasserströme führten zu praktischen Betriebsregeln.

Anhand der ermittelten CSB-Werte für das schwebstofffreie, ozonbehandelte mit Flockungsmittel versetzte Rückspül- und Duschabwasser wurde ein optimaler Mischungverhältnis­ bereich und das günstigste Mischungsverhältnis ermittelt. Das Mischungsverhältnis müßte für die schlechteste Kombination, d. h. hoher CSB-Wert in beiden Abwässern, mindestens 16-Anteile Rückspülabwasser RAW : 1-Anteil Duschabwasser DAW betragen. Dieser Fall wird durch die Pufferung in den Behältern B1-B4 praktisch nicht auftreten, so daß für die Auswahl die durchschnittlichen Werte zugrunde gelegt werden.

Unter dieser Annahme darf das Verhältnis Rückspülabwasser RAW zu Duschabwasser DAW höchstens 1 / 3.5 betragen.

Mit der Berücksichtigung des Parameters AOX liegt somit ein Bereich von 1(RAW)/0.4(DAW) bis 1(RAW)/3.5(DAW) fest. Da die anfallende Menge des Duschwassers nicht kontinuierlich und mit konstanter Menge anfällt und die Menge des anfallenden Rückspülwassers um etwa einen Faktor drei kleiner ist als die des Duschwassers, wurde der Parameter Abwassermenge nur in so fern beachtet, daß das Mischungsverhältnis ca. 1(RAW)/2.5(DAW) gewählt werden sollte.

In anderen gegebenen Fällen lassen sich die optimalen Verhältnisse jeweils analog zu dem Beschriebenen ermitteln.

Claims (18)

1. Verfahren zur Behandlung von verschiedenartigen, diskontinuierlich anfallenden Thermalbadabwässern, insbes. Bade- und Duschabwasser (DAW) und Schwimmbadfilter-Rückspülabwasser (RAW), dadurch gekennzeichnet, daß diese einzeln Abwasserarten (DAW, RAW) einzeln zwischengespeichert werden und jeweils einem Tagesgesamtanfall gemäß kontinuierlich in einem etwa konstanten Mischungsverhältnis vermischt werden und der so erzeugte kontinuierliche Mischabwasserstrom flotiert und danach ozonisiert wird, so daß durchlaufend Brauchwasser (BW) anfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwassergemisch ein Flockungsmittel (FM) pH-gesteuert zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotation durch eine Übersättigung eines Umlaufstromes eines Flotators (Flo) mit Druckluft (PL) mittels der bei einer Entspannung der so erzeugten übersättigten Lösung entstehenden Mikroblasen vorgenommen wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer (DAW, RAW) während der Zwischenspeicherung gerührt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspeicherung jeweils mehrstufig, insbes. vor- und überlaufspeichernd, erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der verschiedenen Abwässer (DAW, RAW) jeweils so gewählt wird, daß das Mischwasser einen AOX-Wert hat, der unter dem für Brauchwasser (BW) oder Regenabflußwasser vorgegebenen AOX-Grenzwert liegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flockungsmittel (FM) in einer Dosierung von 10-100 mg/Kubikmeter, insbes. in das Mischabwasser, eingebracht wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotation leistungsmäßig so ausgelegt ist, das der CSB-Wert des behandelten Mischwassers auf etwa die Hälfte des Ausgangswertes gesenkt wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ozonisierung des flotierten Klarwassers (KL) derart konzentriert und andauernd ausgeführt wird, daß dessen CSB-Wert unter den vorgeschriebenen CSB-Grenzwert für Brauchwasser (BW) oder für eine Regenwasserkanaleinleitung abgesenkt wird und auch dessen Keimzahl dafür hinreichend abgesenkt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Abwässer (RAW, DAW) jeweils in Speicher­ behälter (B2, B1; B3, B4) eingeleitet werden, an die Mischpumpen (P1, P2) angeschlossen sind, die niveauge­ steuert einen kontinuierlichen Mischabwasserstrom einem Flotierer (Flo) zuführen, dem abstromseitig ein Ozonisie­ rer (OR) nachgeschaltet ist, der einen Brauchwasserstrom (BW) abgibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbehälter (B2, B1; B3, B4) jeweils in einen Vorlagenbehälter (B2, B4) und einen zugehörigen Überlaufauffangbehälter (B1, B3) aufgegliedert sind und jeweils über ein Rückflußsperrventil (R1, R2) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbehälter (B2, B1; B3, B4) jeweils eine Kapazität von mindestens einer halben Tagesabwassermenge der betreffenden Art haben.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbehälter (B2, B1; B4, B3) mit Rührwerken (W1-W4) ausgerüstet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischpumpen (P1, P2) von einer Steuervorrichtung (ST) vermittels Niveausignalen von in den Vorlagebehältern (B2, B4) angeordneten Niveausen­ soren (N1, N2) angesteuert werden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flotierer (Flo) eingangsseitig ein pH-gesteuerter Mischer für ein Flockungsmittel (FM) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flotierer (Flo) ein pumpengetriebener Hochdruckmischer (HM) in einem Umlaufzweig angeschlossen ist, der den Umlaufstrom mit Druckluft (PL) übersättigt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der übersättigte Umlaufstrom dem Mischabwasserstrom als Treibstrom über einen Injektor (I) zugemischt wird und über einen Distributor (D) in dem Flotierer (Flo) zurückgeführt wird.

18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozonisierer (OR) mit einem Ozongenerator (OG) über einen Ozonmischer (OM) in einem Umlaufzweig verbunden ist.