DE19622977C1

DE19622977C1 - Water treatment process with occasional scoop motion reversed

Info

Publication number: DE19622977C1
Application number: DE1996122977
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Nuemann; Wolfgang Walter; Ulrich Dipl Ing Neubert; Heinrich Prof Schuessler
Original assignee: AURICH EDELSTAHL MASCHINEN APP
Current assignee: AURICH EDELSTAHL MASCHINEN APP
Priority date: 1996-06-08
Filing date: 1996-06-08
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-06-09

Abstract

A biological water treatment process has a tank in which a chain holding a series of scoops continually pass around wheels at the top and bottom of the tank. The bottom wheel (2) is fully submerged in sediment and fluid, while the top wheel (3) is partially exposed to the air. A chain runs around the wheels driven by an external motor (5). The chain holds a series of scoop chambers which are exposed to the air while above the liquid. Each scoop traps air when dragged down into the liquid, either in the main body of the scoop or in a supplementary inner trap when rotating in the reverse direction. As the scoop reaches the bottom of travel it turns to release air and admit liquid. The process comprises: (a) the direction of travel is reversed from time to time in response to measurements registered by sensors within the tank; and (b) the close face of the scoops are first presented to the liquid surface. Also claimed is a design for the scoops.

Description

Die Erfindung betrifft die biologische Abwasserreinigung unter Verwendung von Klärvorrichtungen, die einen Behälter mit einem im Behälter vollständig getauchten Festbett und einem im Behälter nur teilweise getauchten Tauch- Tropfkörper aufweisen. Das getauchte Festbett und der Tauch-Tropfkörper werden durch am Außenumfang umlaufende Ketten angetrieben, an denen mehrere becherartige Kammern angeordnet sind, die während ihrer Umlaufbewegung im oberen Umlaufbereich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels Luft aufnehmen und eine solche Bewegungsrichtung haben, daß die Kammern zuerst mit ihrer Öff nung in die Flüssigkeit eintauchen, wobei die in den becherartigen Kammern vorhandene Luft während der Umlaufbewegung im unteren Umlaufbereich aus den Kammern entweicht und gleichzeitig der frei werdende Kammerraum mit Flüs sigkeit gefüllt wird.The invention relates to biological wastewater treatment using of clarifiers that complete a container with one in the container immersed fixed bed and a submersible that is only partially immersed in the container Have trickling filters. The immersed fixed bed and the immersion trickling filter are driven by chains running around the outer circumference, on which several cup-like chambers are arranged which during their orbital movement in take up air in the upper circulation area above the liquid level and have such a direction of movement that the chambers first with their opening Immerse the solution in the liquid, being in the cup-like chambers existing air during the circulation movement in the lower circulation area from the Chambers escape and at the same time the chamber space that becomes free with rivers liquid is filled.

Für die biologische Reinigung kommunaler und industrieller Abwässer sind Klärvorrichtungen geeignet, bei denen der Abbau und die Umsetzung der Schadstoffe durch eine gezielte Zufuhr von Luftsauerstoff in das Abwasser unterstützt wird. Der notwendige Luftsauerstoffeintrag kann mit verschie denen Verfahren oder Vorrichtungen erreicht werden. Hier erfolgt die Belüf tung durch periodisch in Klärbehälter ein- und austauchende Hohlkörper, an denen Öffnungen zur Aufnahme von Wasser und Luft ausgestaltet sind.For the biological treatment of municipal and industrial wastewater Suitable clarification devices in which the dismantling and implementation of the Pollutants through a targeted supply of atmospheric oxygen into the wastewater is supported. The necessary entry of atmospheric oxygen can vary where processes or devices are achieved. This is where the ventilation takes place processing by periodically immersing in and clearing out the clarifier tank which openings are designed for receiving water and air.

Während der Abwärtsbewegung kann mit den Hohlkörpern Luft unter die Wasser oberfläche gedrückt werden, die im Wasserraum des Klärbehälters aus den Hohlkörpern entweicht. Während der folgenden Aufwärtsbewegung der Hohlkör per werden Wasser und Belebtschlamm aus dem Wasserraum gefördert, die ober halb der Wasseroberfläche aus den Hohlkörpern rieseln. Die somit erreichte Kombination von Lufteintrag und Verrieselung sowie gleichmäßiger Durchmi schung und Umwälzung des Abwasser-/Belebtschlammgemisches ergibt eine in tensive Belüftung des Abwassers - eine wichtige Voraussetzung für einen hohen biologischen Wirkungsgrad der Schadstoffumsetzung.During the downward movement, air can enter the water with the hollow bodies surface pressed in the water chamber of the clarifier from the Hollow bodies escape. During the subsequent upward movement of the hollow body per water and activated sludge are conveyed from the water space, the upper trickle out of the hollow bodies half of the water surface. The thus achieved Combination of air intake and sprinkling as well as uniform mixing Treatment and circulation of the wastewater / activated sludge mixture results in a aggressive wastewater aeration - an important prerequisite for one high biological efficiency of pollutant conversion.

Eine gattungsgemäße Klärvorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung wird beispielsweise in DE 38 23 408 C1 beschrieben. Diese Vorrichtung weist im eigentlichen Klärbehälter übereinander angeordnet einen Tauchkörper und ei nen Tauch-Tropfkörper auf, die mittels Ketten drehbar angetrieben werden. Der untere Tauchkörper ist vollständig und der obere Tauch-Tropfkörper nur teilweise in einem Wasser-Belebtschlammgemisch eingetaucht. Die Tauch- und Tropfkörper werden durch elevatorartig umlaufende becherartige Kammern zwangsbelüftet, die auf den Ketten befestigt sind. Die becherartigen Kam mern nehmen während ihrer Umlaufbewegung im oberen Umlaufbereich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels Luft auf und haben eine solche Bewegungsrichtung, daß die Kammern zuerst mit ihrer Öffnung in die Flüssigkeit eintauchen. Während der Umlaufbewegung entweicht die Luft im unteren Umlaufbereich aus den Kammern und der frei werdende Kammerraum wird mit Flüssigkeit gefüllt. Die Erhöhung der Luftsauerstoffkonzentration im Bereich der Tauch- und Tropfkörper wird neben der Zwangsbelüftung insbesondere erreicht, indem am Scheitelpunkt des Systems das Abwasser aus den becherartigen Kammern über Tropfbleche verrieselt wird und in mehreren Stufen wieder in den als "Belebungs-Festbettreaktor" bezeichneten Behälter gelangt. Eine weitere Erhöhung des Luftsauerstoffeintrages ist dadurch möglich, daß die becher artigen Kammern auch eine Bewuchsfläche für Mikroorganismen darstellen, denen während der Verweilzeiten außerhalb der Flüssigkeit ebenfalls Sauer stoff zugeführt wird. Diese technische Lösung ist als "Belebungs-Festbett reaktor-Verfahren" bekannt und wird nachfolgend entsprechend bezeichnet.A generic clarifier for biological wastewater treatment is described for example in DE 38 23 408 C1. This device has in actual clarifier arranged one above the other an immersion body and egg NEN drip tray, which are rotatably driven by chains. The lower immersion body is complete and the upper immersion trickler is only partially immersed in a water-activated sludge mixture. The diving and Trickling filters are built up by elevator-like cup-like chambers forced ventilation, which are attached to the chains. The cup-like came during their orbital movement in the upper circulation area above of the liquid level and have such a direction of movement, that the chambers are first immersed in the liquid with their opening. The air escapes in the lower circulation area during the circulation movement the chambers and the chamber space that becomes free is filled with liquid. The increase in atmospheric oxygen concentration in the area of diving and In addition to the forced ventilation, the trickling filter is particularly achieved by The system peaks above the wastewater from the cup-like chambers Drip trays are sprinkled and in several stages back into the "Aeration fixed bed reactor" designated container arrives. Another Increasing the atmospheric oxygen input is possible in that the cup like chambers also represent a growth area for microorganisms, those also acidic during the dwell times outside the liquid substance is supplied. This technical solution is known as a "vital bed reactor process "is known and is referred to below accordingly.

Allerdings weist die technischen Lösung gemäß DE 38 23 408 C1 auch einige Nachteile auf: Die wirksame Klärung von Abwasser erfordert üblicherweise eine Stickstoffelimination durch die Verfahrensstufen Nitrifikation und Denitrifikation. Bei der Denitrifikation erfolgt im anoxischen Bereich eine N₂-Reduktion von Nitrat über Nitrit in mehreren Schritten. Bei DE 38 23 408 C1 ist eine Denitrifikation nur mit einem zusätzlichen Reaktionsvolumen möglich, das jedoch bei der vorliegenden Verfahrens- und Bauweise nicht verfügbar ist. Unabhängig vom fehlenden Reaktionsvolumen wird aufgrund des permanenten Eintrages von Luftsauerstoff eine Denitrifikation ohnehin nicht möglich. Wollte man eine Denitrifikation trotz permanenten Lufteintrags erreichen, wären komplizierte Ein bauten erforderlich, wie sie etwa der US 4421648 zu entnehmen sind.However, the technical solution according to DE 38 23 408 C1 also has some Disadvantages: Effective wastewater treatment usually requires nitrogen elimination through the nitrification and Denitrification. Denitrification takes place in the anoxic range N₂ reduction of nitrate over nitrite in several steps. DE 38 23 408 C1 is denitrification only with an additional reaction volume possible, but not with the present method and construction is available. Regardless of the missing reaction volume, due to the permanent entry of atmospheric oxygen does not denitrify anyway possible. If you wanted denitrification despite permanent Reaching air intake would be complicated ones Build required, such as the US 4421648 can be seen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Klärvorrich tung für die biologische Reinigung von Abwässern zu schaffen, das neben der Arbeitsweise als "Belebungs-Festbettreaktor-Verfahren" eine zusätzliche Verfahrensstufe zur Denitrifikation umfaßt. Weiterhin soll der Wirkungsgrad einer entsprechenden biologischen Abwasserreinigung verbessert werden, wo bei insbesondere die geometrische Form der becherartigen Kammern so gestal tet werden soll, daß die Luftsauerstoffeintragsleistung und der Verriese lungseffekt erhöht werden.The object of the invention is a method for operating a clarifier create for the biological treatment of waste water, which in addition to Working as an "aeration fixed bed reactor process" an additional Process step for denitrification comprises. Furthermore, the efficiency should an appropriate biological wastewater treatment can be improved where in particular with the geometric shape of the cup-like chambers tet should be that the atmospheric oxygen input and the Verriese effect can be increased.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem in Abhängigkeit von Meßwertangaben des Be hälterinhaltes die Umlaufbewegung zunächst unterbrochen und nachfolgend eine gegenläufige Umlaufbewegung eingeleitet wird, so daß die an den Ketten angeordneten becherartigen Kammern nunmehr zuerst mit ihrer der Öffnung diametral gegenüberliegenden und vollflächig geschlossenen Seite in die Flüssigkeit eintauchen. Die rückläufige Bewegung bewirkt, daß bei entspre chenden Mischungsbedingungen und bei niedriger Umdrehungszahl der Umwälz einrichtung im Abwasser-/Belebtschlammgemisch weitgehend anoxische Zu stände eintreten.This object is achieved by, depending on the measured value information of the Be the circulating movement is initially interrupted and subsequently an opposite orbital movement is initiated, so that the on the chains arranged cup-like chambers now first with their opening diametrically opposite and completely closed side in the Immerse liquid. The downward movement means that at correspond appropriate mixing conditions and at low speeds the circulation equipment in the wastewater / activated sludge mixture largely anoxic additives stands come in.

Die becherartigen Kammern können bei der vorgeschlagenen Bewegungsumkehr keinen Luftsauerstoffspeichern und innerhalb des Substrats abgeben. Somit kann der Behälter bei höheren Belastungszuständen als anoxisches Denitrifi kationsbecken betrieben werden. Durch eine starke Verringerung der Umdre hungsgeschwindigkeit bei gegenläufiger Bewegung wird es möglich, den O₂- Gehalt so gering bzw. weitgehend nähernd null zu halten, so daß die Versor gung mit gelöstem Sauerstoff nicht ausreichend ist und die Mikroorganismen auf Nitratatmung umschalten.The cup-like chambers can with the proposed movement reversal no atmospheric oxygen storage and release within the substrate. Consequently the container can withstand higher loads than anoxic Denitrifi cation pools are operated. By greatly reducing the number of revolutions speed with opposite movement, it becomes possible to To keep the salary so low or largely approaching zero, so that the supplier with dissolved oxygen is insufficient and the microorganisms switch to nitrate breathing.

Bei Anlagensystemen kann auch eine intermittierende Denitrifikation vorge sehen werden. Dabei können in zeitlicher Abfolge die einzelnen Systemkompo nenten mit und ohne Belüftung gefahren werden. Eine ausreichende Durchmi schung mit Substrat ist in jeder Betriebssituation gewährleistet. Mit stei gender Kontaktzeit nimmt die Denitrifikationsleistung sowie die Denitrifi kationskapazität zu. Durch die vorgeschlagene verfahrenstechnische Ausle gung wird als zusätzliche Prozeßstufe eine Denitrifikation ermöglicht. Der Einsatzbereich der in Fachkreisen als "Belebungs-Festbettreaktor-Verfah ren" bekannten technischen Lösungen kann demzufolge vorteilhaft erweitert werden.Intermittent denitrification can also be used for system systems will see. The individual system compos nents can be driven with and without ventilation. Adequate diam Schung with substrate is guaranteed in every operating situation. With stei Gender contact time takes the denitrification performance as well as the denitrifi cation capacity too. Through the proposed procedural Ausle denitrification is made possible as an additional process step. Of the Area of application in the specialist circles as "activation fixed bed reactor process Ren "known technical solutions can therefore advantageously be expanded will.

Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders wirksam, wenn jede becherartige Kammer in Einbaulage eine wesentlich größere horizontale als vertikale Aus dehnung hat und im Querschnitt einen ersten geraden, den Ketten zugeordne ten Abschnitt aufweist, der in zwei, jeweils senkrecht zu ihm verlaufende gerade Abschnitte übergeht, von denen der Abschnitt mit mehreren Öffnungen kürzer ist als der vollflächige Abschnitt und in einen weiteren Abschnitt übergeht, der wiederum parallel zu dem, den Ketten zugeordneten Abschnitt verläuft, während der vollflächige der o.g. senkrechten Abschnitte in einen weiteren Abschnitt übergeht, der mit zunehmenden Abstand zu dem, den Ketten zugeordneten Abschnitt schräg in Richtung der Ebene des mit Öffnungen ver sehenen Abschnittes verläuft.The proposed method is particularly effective if any cup-like Chamber in installation position a much larger horizontal than vertical elongation and in cross section a first straight, assigned to the chains has th section, the two, each perpendicular to it passes straight sections, of which the section with multiple openings is shorter than the full-surface section and into another section passes, which in turn parallel to the section assigned to the chains runs, while the full area of the above vertical sections into one passes over another section, which with increasing distance to the chains assigned section obliquely in the direction of the plane of the ver with openings see section runs.

Die vorgeschlagene Bauweise der becherartigen Kammern ergibt gegenüber kon ventionellen Lösungen bessere Verrieselungsmöglichkeiten und höhere Luft sauerstoffeintragsleistungen. Mit den zusätzlichen Öffnungen ist am Sohl punkt des Systems eine dosierte Freigabe des Luftsauerstoffes und am Scheitelpunkt eine dosierte Verrieselung auf den oberen Tauch-Tropfkörper möglich.The proposed design of the cup-like chambers compared to kon conventional solutions better sprinkling options and higher air oxygen input services. With the additional openings is on the sole point of the system a dosed release of atmospheric oxygen and at The apex is a metered trickling onto the upper immersion trickling filter possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below. Show it:

Fig. 1 den Aufbau der Klärvorrichtung in schematischer Darstellung Fig. 1 shows the structure of the clarifier in a schematic representation

Fig. 2 die konstruktive Gestaltung einer Kammer in zwei Ansichten Fig. 2 shows the structural design of a chamber in two views

Das Abwasser wird zunächst in an sich bekannter Weise über Rechen, Sandfang und für spezifische Einsatzfälle mit Vorklärbecken mechanisch gereinigt und danach einer biologischen Reinigungsstufe mit aerober Schlammstabilisierung zugeführt. Eine derartige biologische Klärvorrichtung ist in Fig. 1 darge stellt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Behälter 1, einem im Behälter 1 vollständig getauchten Festbett 2 und einem ebenfalls im Behälter 1 ange ordneten, jedoch nur teilweise getauchten Tauch-Tropfkörper 3. Das Festbett 2 und der Tauch-Tropfkörper 3 sind beispielsweise mit großflächigen, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Kunststoffteilen befüllt. Mit den Kunststoffteilen wird eine Biofilmfläche realisiert, die je nach konstruk tiver Auslegung mehr als 1.200 m² betragen kann. Das Festbett 2 und der Tauch-Tropfkörper 3 werden durch am Außenumfang angreifende Antriebsmittel, vorzugsweise umlaufende Ketten 4, angetrieben. Es sind mindestens zwei um laufende Ketten 4 vorgesehen, wobei in der Ansicht gemäß Fig. 1 allerdings nur eine derartige Kette 4 zu sehen ist. Der Antrieb der Ketten 4 erfolgt mit einem Motor 5, der im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Oberseite des Behälters 1 angeordnet ist.The wastewater is first mechanically cleaned in a manner known per se using rakes, sand traps and, for specific applications, with a primary clarifier and then fed to a biological purification stage with aerobic sludge stabilization. Such a biological clarifier is shown in Fig. 1 Darge. This device consists of a container 1 , a fully immersed in the container 1 fixed bed 2 and also arranged in the container 1 , but only partially immersed trickling filter 3rd The fixed bed 2 and the immersion trickling filter 3 are filled, for example, with large plastic parts, not shown in the drawing. With the plastic parts, a biofilm area is realized, which, depending on the design, can be more than 1,200 m². The fixed bed 2 and the immersion trickling filter 3 are driven by drive means acting on the outer circumference, preferably rotating chains 4 . At least two chains 4 running around are provided, although only one such chain 4 can be seen in the view according to FIG. 1. The chains 4 are driven by a motor 5 which , in the exemplary embodiment shown, is arranged on the top of the container 1 .

An den Antriebsketten 4 ist eine Vielzahl becherartiger Kammern 6 angeord net, von denen in Fig. 1 lediglich einige beispielhaft dargestellt sind. Der grundlegende Aufbau einer solchen Kammer 6 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die becherartige Kammer 6 hat in Einbaulage eine wesentlich größere hori zontale Ausdehnung "H" als vertikale Ausdehnung "V". Im Querschnitt weist die becherartige Kammer 6 einen ersten geraden, den Ketten 4 zugeord neten Abschnitt 61 auf. Dieser Abschnitt 61 geht in zwei, jeweils senkrecht zum Abschnitt 61 verlaufende gerade Abschnitte 62 und 63 über. Hierbei ist der Abschnitt 62 kürzer als der Abschnitt 63 und weist mehrere Öffnungen 64 auf. Der Abschnitt 62 geht in einen weiteren Abschnitt 65 über, der paral lel zu dem, den Ketten 4 zugeordneten Abschnitt 61 verläuft. Der Abschnitt 65 hat etwa die halbe Längenausdehnung des Abschnittes 61. Der Abschnitt 63 geht in einen Abschnitt 66 über. Dieser Abschnitt 66 verläuft ausgehend vom Abschnitt 63 mit zunehmenden Abstand zum Abschnitt 61 schräg in Richtung des Abschnittes 62 und endet in der fiktiv verlängerten Kontur des Ab schnittes 62. Zwischen dem stirnseitigen Ende des Abschnittes 66 und dem Übergangsbereich der Abschnitte 62 und 65 verbleibt ein freier Bauraum, der als Öffnung 67 der becherartigen Kammer 6 wirkt.On the drive chains 4 , a plurality of cup-like chambers 6 is angeord net, of which only a few are shown as examples in Fig. 1. The basic structure of such a chamber 6 can be seen in FIG. 2. The cup-like chamber 6 has in the installed position a substantially larger horizontal extension "H" than the vertical extension "V". In cross section, the cup-like chamber 6 has a first straight section 61 assigned to the chains 4 . This section 61 merges into two straight sections 62 and 63 , each running perpendicular to section 61 . The section 62 is shorter than the section 63 and has a plurality of openings 64 . Section 62 merges into a further section 65 , which runs parallel to section 61 assigned to chains 4 . Section 65 has approximately half the length of section 61 . Section 63 merges into section 66 . This section 66 runs from section 63 with increasing distance to section 61 obliquely in the direction of section 62 and ends in the fictitiously extended contour of section 62 . Between the front end of the section 66 and the transition area of the sections 62 and 65 there remains a free space which acts as an opening 67 of the cup-like chamber 6 .

Bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Klärvorrichtung zu nächst im Uhrzeigersinn betrieben, d. h., die an den Ketten 4 angeordneten becherartigen Kammern 6 tauchen zuerst mit ihrer Öffnung 67 in die im Be hälter 1 befindliche Flüssigkeit ein. Hierbei entweicht die in den becher artigen Kammern 6 vorhandene Luft während der Umlaufbewegung im unteren Umlaufbereich über die Öffnungen 64 und 67 aus den Kammern. Gleichzeitig wird der frei werdende Kammerraum mit Flüssigkeit gefüllt. Sofern eine Belastungszunahme erkennbar ist, wird in Abhängigkeit von Meßwertangaben des Inhaltes vom Behälter 1 die Umlaufbewegung der Ketten 4 zunächst unter brochen und nachfolgend eine gegenläufige Umlaufbewegung eingeleitet, also entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß den in Fig. 1 dargestellten Pfeilrichtun gen. Jetzt tauchen die an den Ketten 4 angeordneten becherartigen Kammern 6 zuerst mit ihrem vollflächig geschlossenen Abschnitt 63 in die Flüssigkeit ein, wobei dieser Abschnitt 63 den Öffnungen 64 und 67 diametral gegenüber liegt.When using the proposed method, the clarifier is next operated clockwise, that is, the cup-like chambers 6 arranged on the chains 4 are first immersed with their opening 67 into the liquid in the container 1 . In this case, the air present in the cup-like chambers 6 escapes from the chambers during the circulation movement in the lower circulation region via the openings 64 and 67 . At the same time, the chamber space that is released is filled with liquid. If an increase in load is recognizable, depending on the measured value of the contents of the container 1, the orbital movement of the chains 4 is first interrupted and subsequently an opposite orbital movement is initiated, that is to say counterclockwise in accordance with the arrow directions shown in FIG. 1 Chains 4 arranged cup-like chambers 6 first with their fully closed section 63 into the liquid, this section 63 being diametrically opposite the openings 64 and 67 .

Claims

A process for biological wastewater treatment, in which a clarifying device is used which has a container with a fixed bed completely immersed in the container and with a submerged trickling filter which is only partially immersed in the container, both of which are driven by chains running around the outer circumference which are arranged in several cup-like chambers, which take up air during their orbital movement in the upper circulation area above the liquid level and have such a direction of movement that the chambers first immerse with their opening in the liquid, the air present in the cup-like chambers during the Orbital movement in the lower circulation area escapes from the chambers and at the same time the chamber chamber that is released is filled with liquid, characterized in that, depending on the measured value of the contents of the container, the orbital movement is initially interrupted and subsequently an opposite orbital movement e is initiated, so that the cup-like chambers arranged on the chains now first immerse into the liquid with their diametrically opposite opening and completely closed side.