DE19807458A1 - Biologische Klärkammer und zugehöriges Abwasserreinigungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Klärkammer einer biologischen Kläranlage sowie ein zugehöriges Abwasserreinigungsverfahren. Derartige Klärkammern können zum Beispiel mit Festbetten ausgestattet sein, die Aufwuchskörper für Mikroorganismen aufweisen. Ein Festbett kann beispielsweise durch sogenannten Netzrohre gebildet werden, die an ihren Kopfenden mit benachbarten Rohren zu Blöcken verschweißt oder verklebt werden und die in alle Richtungen des Koordinatensystems frei durchströmbar sind. Die Anströmung der Mikroorganismen und damit ihre Nährstoffversorgung, die für die Mikroorganismen notwendig ist, wird in der Regel durch eine Belüftung des Abwassers realisiert, wobei verschiedene Belüftungssysteme zum Einsatz kommen können.

Möglich sind auch andere Aufwuchskörper, bei denen die Mikroorganismen zum Beispiel in Form von sogenannten Biofilmen siedeln.

Die Reinigungsleistung, das heißt die Abbauleistung der Mikroorganismen wird durch vielfältige Faktoren beeinflußt. Unter anderem sinkt in den tieferen Schichten von Biofilmen die biologische Aktivität aufgrund verlangsamter Stofftransportvorgänge.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine biologische Klärkammer sowie ein zugehöriges Abwasserreinigungsverfahren mit guter Reinigungsleistung und weitestgehender Abbauleistung der Mikroorganismen anzubieten.

Grundgedanke der Erfindung ist die Bereitstellung einer biologische Klärkammer, die zur Intensivierung der biologischen Abbauleistung mit einem elektrischen Feld beaufschlagt wird. Die Kammer ist hierzu mit einem Festbett und mindestens zwei Elektroden, zwischen denen ein Stromfluß einstellbar ist, ausgerüstet. Der Begriff "Festbett" umfaßt dabei hier alle Arten von Aufwuchskörpern.

Bekannt ist ein elektrochemisches Verfahren zur Abwasserreinigung, bei dem Kolloide ohne Biologie durch elektrochemische Einflüsse ausgeflockt werden.

Darüber hinaus ist es bekannt, Phosphor mittels elektrochemischer Verfahren aus einem Abwasser zu eliminieren.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der Kombination eines biologischen Festbettes mit den Vorteilen der elektrochemischen Fällung, wobei folgende neue Effekte auf die Mikroorganismen und Verbesserungen der Reinigungsleistung erzielt werden.

Das Anlegen eines elektrischen Feldes kann bei entsprechender Stromstärke die Anwesenheit bestimmter Mikroorganismen fördern beziehungsweise verhindern, so daß die Einstellung einer bestimmten Biozoenose erreicht werden kann.

Aus der Medizin ist bekannt, daß Reizströme einen positiven Effekt auf die Leistung von Körperzellen (Muskeln, Nerven) haben. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes kann dieser Effekt auch bei Mikroorganismen in einer Kläranlage erreicht werden.

Hierdurch wird zunächst ein besonders kleinräumiger und effizienter Reaktoraufbau ermöglicht. Biologisch schwer abbaubare Stoffe werden an der Anode oxidiert, wobei an der Kathode gleichzeitig Reduktionsprozesse ablaufen. Durch diese Prozesse wird die biologische Abbaubarkeit von im Abwasser enthaltenen Stoffen erhöht, so daß die nachfolgende Umsetzung durch die Organismen verbessert wird.

Gleichzeitig wird an der Anode Sauerstoff erzeugt, welcher zum einen der Oxidation, zum anderen aber der Sauerstoffversorgung des Biofilms zugute kommt.

Weiterhin kommt es zu der bekannten Ausfällung beziehungsweise Ausflockung von Kolloiden. Dieser Effekt mindert den CSB Gehalt und dadurch die Belastung der Biologie. Gleichzeitig werden Trübstoffe durch die sich bildenden Flocken aus der Flüssigkeit entfernt, was sich ebenfalls positiv auf den Biofilm auswirkt. Darüber hinaus können in Industrieabwässern so zum Beispiel Klebstoffe, Farbstoffe und andere organische Verbindungen entfernt werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß mindestens eine Elektrode gleichzeitig als Festbett gestaltet ist. Hierdurch wird neben einer weiteren Platzersparnis noch der Vorteil erzielt, daß es an der Anode durch Elektrolyse zur Spaltung von Wasser und damit zur Entstehung von Sauerstoff kommt. Dieser Sauerstoff, der an der Anode oder unmittelbar an der Aufwuchsfläche gebildet wird, wird durch Strömung im Reaktor verteilt und steht damit Mikroorganismen zur Verfügung, die normalerweise nur noch unzureichend mit Sauerstoff versorgt werden.

Es kann vorgesehen sein, daß mindestens eine Elektrode aus einem elektrisch leitfähigen Metall oder einer Metallegierung besteht. Die Elektroden können jedoch auch mit einem Kunststoff beschichtet sein oder aus elektrisch leitendem Kunststoff bestehen oder mit einem solchen beschichtet sein. Dies bietet insbesondere den Vorteil, daß Mikroorganismen, die bevorzugt auf Kunststoff siedeln, damit eine weitere Aufwuchsfläche bereitgestellt wird.

Es können jedoch auch separate Metall- oder Kunststoffplatten oder -zylinder als Elektroden verwendet werden, wobei das Festbett bzw. die Aufwuchskörper zwischen den Elektroden in dem vom Strom durchflossenen Bereich des Abwassers angeordnet sein können. Die Länge der Elektroden kann dabei der Höhe des getauchten Festbettes im Abwasser entsprechen. Hinsichtlich der Elektrodenbreite kann diese ebenfalls an die Breite des Festbettes angepaßt sein, um den gesamten Bereich zwischen den Elektroden mit einem Festbett auszufüllen.

Die Art des Festbetts beziehungsweise des Aufwuchskörper kann beliebig sein; es muß lediglich eine vollständige Durchströmbarkeit gewährleistet werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser durch eine zuvor beschriebene Klärkammer geführt und zwischen den in der Klärkammer angeordneten Elektroden ein Stromfluß ausgebildet ist. Der Strom kann grundsätzlich Gleichstrom oder ein Faraday'scher Strom sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die nachfolgend beschriebene Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Ausgestaltungen der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausgestaltung einer Festbettkammer,

Fig. 2 eine alternative Ausgestaltung einer Festbettkammer.

Fig. 1 zeigt eine Festbettkammer 10 im Längsschnitt, in der außermittig ein aus Netzrohren 11 bestehendes Festbett 12 angeordnet ist. Unterhalb des Festbettes 12 befindet sich ein Belüfter 14 zur Versorgung der auf dem Festbett 12 siedelnden Mikroorganismen mit Sauerstoff. Die Netzrohre 11 bestehen aus einem elektrisch leitenden Kunststoff und dienen neben ihrer Funktion als Aufwuchsfläche gleichzeitig als Anode 20 einer elektrochemische Reinigung des Abwassers. Ebenfalls außermittig ist eine Kathode 24 im Abwasser 22 angeordnet. Diese entspricht in ihrer Länge und Breite in etwa den Abmessungen der Anode 20. Die Kathode 24 besteht hierbei aus einer Metallplatte.

Es wird nun ein Stromfluß zwischen den Elektroden 20 und 24 eingestellt. An der Anode 20 wird durch Elektrolyse des Wassers Sauerstoff freigesetzt, der den auf den Netzrohren 11 siedelnden Mikroorganismen zusätzlich neben dem eventuell von dem Belüfter 14 zugeführten Sauerstoff zur Veratmung zur Verfügung steht. Darüber hinaus werden durch den Strom elektrochemische Abwasserreinigungsprozesse in Gang gesetzt und die Mikroorganismen aktiviert. Zum Beispiel werden Kolloide ausgefällt und andere organische Verbindungen aus dem Abwasser 22 entfernt, wodurch unter anderem der CSB-Wert des Abwassers 22 gesenkt wird. Außerdem wirkt der Strom auf die Mikroorganismen in der Art eines Reizstroms und aktiviert dadurch den Stoffwechsel derselben. Hierdurch kann die Reinigungsleistung größer sein als die in den einzelnen Verfahrensschritten zu erreichende Abbauleistung.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Festbettkammer 10, wobei das Festbett 12 mittig in der Festbettkammer 10 zwischen Elektroden 24a und 24b im von Strom durchflossen Bereich des Abwassers 22 angeordnet ist. Unterhalb des Festbettes 10, das wiederum aus Netzrohren 11 besteht, ist ein Belüfter 14 zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff und zur Beaufschlagung derselben mit einer Strömung vorgesehen.

Die Elektroden bestehen hier aus Metall-Platten, die genauso tief wie das Festbett 12 in das Abwasser 22 getaucht werden und in ihrer Breite in etwa der Breite des Festbettes 12 entsprechen.

Claims (14)

1. Mit einem Festbett ausgerüstete biologische Klärkammer einer biologischen Kläranlage, gekennzeichnet durch mindestens zwei Elektroden (20, 24), zwischen denen ein Stromfluß einstellbar ist.

2. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der mindestens eine Elektrode (20) gleichzeitig als Festbett (12) gestaltet ist.

3. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der mindestens eine Elektrode (20, 24) aus einem elektrische leitfähigen Metall oder einer Metallegierung besteht.

4. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der die Elektroden aus einem leitenden, nichtmetallischen Material bestehen und/oder beschichtet sind.

5. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der die Elektroden (20) aus elektrisch leitendem Kunststoff bestehen oder mit einem solchen Kunststoff beschichtet sind.

6. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der die Länge der Elektroden (20, 24) der Höhe des getauchten Festbettes (12) im Abwasser (22) entspricht.

7. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der das Festbett (12) zwischen den Elektroden (20, 24) in dem vom Strom durchflossenen Bereich des Abwassers (22) angeordnet ist.

8. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, bei der die Elektroden (20, 24) platten- oder zylinderartig gestaltet sind.

9. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1, die unterhalb des Festbetts (12) eine Belüftungseinrichtung (14) aufweist.

10. Biologische Klärkammer nach Anspruch 1 mit einer Zuführeinrichtung für ein Luft-/Wasser-Gemisch in das Abwasser.

11. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser durch eine biologische Klärkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10 geführt und zwischen den in der biologischen Klärkammer angeordneten Elektroden ein Stromfluß ausgebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem im Abwasser der Klärkammer ein Gleichstrom fließt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem im Abwasser der Klärkammer ein Wechselstrom fließt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Abwasser mit Luft, Sauerstoff oder einem Luft-Wasser- bzw. Sauerstoff-Wasser-Ge­ misch beaufschlagt wird.