DE2005052A1

DE2005052A1 - Belüftungsbecken fur die Behandlung von Abwasser

Info

Publication number: DE2005052A1
Application number: DE19702005052
Authority: DE
Inventors: Archie Homer Slechta Alfred Frank Hsiung Andrew Kou Ymg Corvalhs Oreg Rice (V St A ) M
Original assignee: Neptune Microfloc, Ine , Corvalhs, Oreg (V St A )
Priority date: 1969-08-06
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1971-02-18
Also published as: DE2005052B2; DE2005052C3; FR2057637A5; GB1247455A; US3511380A; JPS521230B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2005052

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN 4.2. 1970 POSTFACH 860 820 DZMBM

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

Ifeptune Hicrofloc, Inc., 1965 Airport lload, Gorvallis,

Oregon, UoA

Belüftungsbecken für die Behandlung von Abwasser

Um den aeroben Abbau von Schmutzstoffen und die Entfernung von Feststoffen und ausfällbaren Substanzen aus Abwasser und industriellen Abfällen (hier allgemein als Abwasser bezeichnet) zu verbessern, wird dieses Abwasser häufig in Becken oder Behältern einer Belüftung ausgesetzt. Häufig besitzen solche Becken die i'orm eines Teiches, in dem die Belüftung in einfacher Weise durch Rühren und Einführen von Luft durch den Wind oder durch Einführen von Luft mittels Düsen oder durch Rühren vor sich gehen kann. Obwohl die Beschaffenheit eines Beckens in der nachfolgenden Beschreibung erläutert ist, ist es offensichtlich, daß andere Behälterformen, wie z.B. Stahlbecken oder Betonbecken, verwendet werden können, .Nach einer ausreichenden Belüftungszeit wird das Abwasser abgeleitet und in Absitzbecken und gelegentlich durch 21lter geschickt, so daß die absetzbaren Ausflockungen, welche aufgrund der Belüftung entstanden sind, entfernt werden. Der Belüf_r tungsprozeß läuft dann besonders günstig ab, wenn ein aktiver Bestand an bakteriellem Protoplasma in dem Bekken beibehalten wird.

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Die vorliegende Erfindung schafft eine billige und
leistungsfähige Anlage zum Ableiten eines sehr weitgehend geklärten Ablaufwassers aus dem Becken, während
zur gleichen Zeit eine kontinuierliche Rückführung von
Schlamm zu dem Becken erfolgt, um so den gewünschten Vorrat aufrechtzuerhalten. Die Vorrichtung gemäß der Lrfindung weist ein wasserdichtes, rohrförmices Gebilde oder Behälter auf, das bzw. der an dem oberen Ende offen und am Boden des Beckens abgestützt ist, um so das Innere
des Behälters von dem außen befindlichen Abwasser zu
trenen. Der obere Rand des Behälters ist unterhalb des
normalen Abwasserspiegels in dem Becken angeordnet« Der Behälter ist von Abschirmwänden umgeben, welche über
den Abwasserspiegel im Becken hinaus ragen, um den Behälter abzuschirmen, wobei diese Abschirmwände so angeordnet sind, daß das Abwasser aus dem Becken in den Bereich zwischen den Abschirmwänden und dem Behälter einströmen kann. In dem Zwischenraum zwischen dem Behälter und den Abschirmwänden sind eine Vielzahl von Absitzvorrichtungen angeordnet, die lange Rohre mit einem geringen Durchmesser aufweisen, die gegenüber die Horizontale mit einem verhältnismäßig großen spitzen Winkel geneigt sind. Diese Absitzvorrichtungen sind so angeordnet, daß das Abwasser, welches zwischen den Abschirmwänden und
dem Behälter nach oben strömt, durch die Absitzvorrichtung hindurch strömen muß. Der Behälter kann mit einem Filterbett ausgerüstet sein,und es sind Mittel vorgesehen,
um das Wasser aus dem unteren Bereich des Behälters abzuziehen. Eine solche Ableitung des Wassers bedingt natürlich ein Nachströmen vonAbwasser am unteren Rand der Absohirmwände nach oben durch die Absitzvorrichtung und
von da Über den oberen Rand des Behälters au deeatn Boden, wobei das Abwasser duch das filterbett hinduroh

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strömen kann, wenn ein solches vorgesehen ist. Der größte £eil der in dem Abv;asser enthaltenen Feststoffe setst sich während des Durchganges des 'Abwassers durch die Hohre ab und gleitet innerhalb der Rohre nach unten, wo sie in das Becken zurückfallen und hierdurch einen kontinuierlichen Rückstrom an Protoplasma enthaltenen Schlamm in das Becken aufrecht erhalten,, Das oben aus den Rohren austretende Abwasser ist im wesentlichen geklärt und kann noch weiter gereinigt werden, indem es durch das Filterbett hindurchtritt„ In periodischen Abständen kann das i'ilterbett durch einpumpen von !fässer in den unteren Teil des Behälters rückgespeült werden.

Der iürfindungsgedanke ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Es zeigt:

Tig. 1 eine schematische Darstellung einer Abwasserbehandlungsanlage, bei der die Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig.2 eine Draufsicht auf die in das Abwasserbecken einzusetzende Einrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 einen !eilschnitt einer abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 einen l'eilschnitt durch eine weitere abgeänderte AusfUhrungsform.

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Gemäß Fig. 1 ist die Erfindung in Zusammenhang mit einem belüfteten Becken 10 dargestellt, das durch Dämme 12 gebildet ist. Das auf dem Absitzbecken 10 entfernte Wasser wird in ein Lagerbecken oder Teich 14 gebracht, welcher ebenfalls dutch Dämme gebildet sein kann.

Das zu behandelnde Abwasser wird in das Absitzbecken IO durch eine Einlaßleitung 16 eingeführt, in der Vorzugs-

P weise eine Zerkleinerungseinrichtung 10 vorgesehen ist, um die Feststoffteile in Teilchen kleiner Größe zu zerteilen. Innerhalb des Absitzbeckens ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen. Vorzugsweise besitzt das Absitzbecken in der Mitte eine Stützplatte 20 (Fig. 3), aus Beton, auf welcher ein röhrenartiges Gebilde oder ein Behälter 22 abgestützt ist, der ebenfalls aus Beton oder einem anderen wasserdichten Material hergestellt sein kann, um das Innere des Behälters 22 von dem übrigen Teil des Absitzbeckens abzutrennen. Der obere Rand 24 des Behälters 22 befindet sich vorzugsweise etwas unterhalb des Abwasserspiegels in dem Absitzbecken.,per Be-

^ hälter 22 ist durch Abschirmwände umgeben, welche aus Platten 26 aus einem geeigneten Flüssigkeitsdicht-Material bestehen_s die auf Säulen 28 abgestützt sind, so daß die Platten über den normalen Flüssigkeitsspiegel in dem Absitzbecken herausr^een, wobei die unteren Ränder der Abschirmwände mit einem erheblichen Abstand über dem Boden des Absitzbeckens angeordnet sind. Zwischen den Abschirmwänden oder Platten 26 und dem Behälter 22 sind Absitzvorrichtungen angeordnet, die Einheiten 30 aus Rohren umfassen, die unter einem großen spitzen Winkel gegen die . Horizontale geneigt sind, wobei dieser Winkel etwa zwischen 45 und 75° liegt. Die Einheiten 30 sind so angeord-

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net, daß das nach oben strömende Atiwasser innerhalb der Abschirmung 26 durch die Rohre 32 strömen muß«,

Innerhalb des Behälters 22 kann ein Filterbett vorgesehen sein, ϋάη solches !Tilter kann ein Bett .36 mit einer von oben nach unten von grob nach fein abgestuften Körnung aufweisen, wie dies in der US-Po 3 343 680 beschrieben ist. Ein solches Bett ist vorzugsweise auf einer Kiesschüttung 38 angeordnet, in der Drainage-Kanäle 40 zum Abziehen von Y/asser vorgesehen sind, das durch das Filter nach unten sickert. Wenn kein Filterbett vorgesehen ist, kann jede geeignete Auslaßeinrichtung vorgesehen sein, um das Abwasser am Boden des Behälters abzuziehen oder das Filterabteil kann vollständig weggelassen sein, wobei dann ein Ablaufwasser-Sammelsystem direkt oberhalb der Rohre angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Abschirmwand 26 mit einer Aussparung 44 an einer oberen I/cke versehen, wobei Sprüheinrichtungen 46 in den anderen drei Ecken der Abschirmung vorgesehen 3ind, um einen in Richtung auf die Aussparung 44 gerichteten Oberflächen3trom zu erzeugenund hierdurch die Entfernung von schwimmenden Substanzen zu bewirken, die sich innerhalb der Abschirmung ansammeln.

Das Filterabwasser, das in den Drainage-Kanälen 40 gesammelt ist, wird in das Sammelbecken 14 durch eine Leitung 50 mittelo einer Pumpe 52 gebracht« Innerhalb des Sammelbeckens 14 kann das Ablaufwaeser mit Chlor oder in anderer Weise behandelt werden, und wird dann schließlich Über eine Leitung 54 abgelassen.

Um das Filter rUckepülea zu können, ist eine Leitung 56 mit einer Pumpe 53 zwieohen dem Sammelbecken 14 und den

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- 6 Drainage-Kanälen 40 vorgesehen.

In dem Becken IO können ein oder mehrere schwimmende mechanische Belüftungsvorrichtungen 60 zur Belüftung und zum Umrühren des Abwassers vorgesehen sein.

In periodischen Zeitabständen kann der Überschuß des Schlamms aus dem Becken durch eine Leitung 62 und eine k . Pumpe 64 zu einem aeroben Becken und einem Schlammsammelbehälter 66 gebracht werden. Eine Absetzvorrichbng 68, die in etwa den Einheiten 30 entspricht, kann dort vorgesehen sein, so daß Ablaufwasser mit einem gewissen Reinheitsgrad abgezogen und überdie Leitung 70 in das Becken 10 zurückgebracht werden kann.

Wie dies aus dem vorher Gesagten hervorgeht, bewirkt der Abzug des Ablaufwassers am Boden des Behälters 22 ein Aufwärtsströmen des Abwassers durch die Rohre 32 und von da in den Behälter 23. Der gesamte Querschnitt der Rohre 32 und die aus dem Behälter 22 abgezogene Abwassermenge ist derart, daß der nach aufwärts gerichtete Strom des " - Abwassers in den Rohren im wesentlichen laminar ist. Sas aus den oberen Enden der Rohre 32 ausströmende Ablaufwasser besitzt einen verhältnsimäSig hohen Reinheitsgrad. Während das Abwasser im Becken 10 beispielsweise einen Feststoffgehalt von mehreren 100 Teilen pro Million besitzt, hat das auf den Rohren 32 ausströmende Ablaufwas-8er einen Feststoffgehalt von nur 20 bis 30 ppm (Teile pro Million). Dieser Anteil kann noch wesentlich verringert werden, wennmn ein Filterbett 36 vorsieht, falls ein Feetstoffgehalt von 20 bis 30 ppm nicht zugelassen werden kann.

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abgeänderte Abschirmung ist in I¹Ig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Abschirmung eine innere Wand 74» die sich von dem unteren Rand der Einheiten bis über den maximalen Flüssigkeitsspiegel im Becken erstreckt. Mit Abstand zu dieser inneren V/and 74 ist eine äußere Wand 76 vorgesehen, die die gleichen vertikalen Abmessungen, wie die Viand 74» besitzt, wobei die Wände 74 und 76 einen ringförmigen Kanal 78 begrenzen. Die Wand 76 besitzt eine größere Anzahl von Öffnungen 80, die ungefähr in der Höhe des oberen Randes 24' des Behälters 22' angeordnet sind, und durch die Flüssigkeit aus dem Becken in den Kanal 78 einströmen kann. Am unteren Rand der äußeren 'fand 76 ist ein Luftsammeirohr 81 vorgesehen, das an eine geeignete, nicht dargestellte Luftquelle angeschlossen und perforiert ist, um einen Vorhang aus Luftblasen zu erzeugen, der in der Nähe der äußeren Oberfläche der Wand 76 nach oben perlt. Der hierdurch verfolgte Zweck wird anschließend erläutert. In bestimmten Fällen können noch zu erläuternde Vorteile eintreten, wenn man Rohreinheiten 90 in den Kanal 78 einsetzt.

Von dem unteren Rand einer jeden Einheit 30 erstreckt sich eine Leitplatte 82 unter einem Winkel nach unten und außen, um die Abscheidung der Feststoffteilchen nach außen in das Becken zu leiten. Abschirmbleche 84 sind mit ihren oberen Rändern an dem unteren Rand einer jeden äußeren Wand 76 angeordnet. Die Abschirmbleche 84 bilden eine Verlängerung der Wände 76 und sind nach innen in Richtung auf die Platten 82 geneigt, belassen jedoch einen gewissen Abstand zu diesen Platten, um einen Durchgang 86 für die Abscheidung auf der Platte 82/nach unten gleitenden Substanzen zu schaffen.

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Während des Betriebes bewirkt die Entfernung des V/assers von dem Boden des Behälters 22 einen Fluß des Wassers aus dem Becken durch die Öffnungen 80 und von da nach unten in den Kanal 78, worauf das Wasser dann durch die Rohreinheiten 30 nach oben strömt. Die in diesen Einheiten abgetrennten Feststoffteile fallen auf die Platten 82 und gleiten oder fließen nach unten auf den Boden des Beckens. Die aus den Sammelrohren 81 nach oben strömende Luft bewirkt eine nach oben gerichtete Strömung der

Ψ Flüssigkeit entlang der äußeren Wand 76, welche teilweise mit der mit Feststoffteilchen beladenen Flüssigkeit am Boden des Beckens in der Hähe des unteren Randes der Platten 82 vermischt wird, wodurch aiiindest ein geringer Teil an Feststoffteilchen nach oben getragen und wieder in den Becken verteilt wird, um die Menge des vorhandenen bakteriellen Protoplasmas zu erfüllen. Es hat den weiteren Zweck, ein Kurzschließen des Feststoffstromes zurück in den Zufluß am unteren Ende der Rohreinheiten zu verhindern, wobei die Abschirmplatten 84 ebenfalls ein Kurzschließen verhindern. Darüber hinaus legen sich die Luftblasen an verschiedene Schlammteilchen an, wodurch dieser zu schweben und schwimmen beginnt, so daß sich eine schwimmende Schlammschicht auf dem Becken bildet, welche durch geeignete, nicht dargestellte Einrichtungen entfernt werden kann. Dieser Schlamm hat einen geringeren Wassergehalt als dies normalerweise bei einem schwimmenden Schlamm angetroffen wird, wodurch eine bedeutsame E_rsparnis bei der weiteren Behandlung erzielbar ist. Das Auflösen von Luft vermehrt weiterhin den Bestand an nutzbaren Sauerstoff für den Belebtschlammprozeß, wodurch die sonst erforderliche Größe der mechanischen Belüftungsvorrichtungen verkleinert werden kann. Für den Fall, daß nicht das gesamte Wasser durch das Filter hindurch soll, kann ein

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Beipaßsammelsystem rait perforierten Rohren 88 über den Linheiten 30 vorgesehen sein, um in dem Bereich über den Einheiten \7asser abzuziehen.

Ide Anordnung von Rohreinheiten 90 gemäß Pig. 6 innerhalb des ringförmigen Kanals 78 bewirkt eine verbesserte Stromverteilung in dem Einlaß der Rohreinheiten 30. ¥enn der !Flüssigkeitsstrom nach unten durch die äußeren Rohreinheiten 90 strömt, neigen die schwimmfälligen Substanzen dazu, sich im oberen Bereich der Rohrdurchgänge zu sammeln, bevor sie in die Absetzeinheiten 30 gelangen können. Die verbesserte Entfernung von schwimmfähigen Substanzen durch die einen Strom von oben nach unten bewirkenden Rohre 90 wird die Qualität des geklärten Ablaufwassers, das entweder abgezogen oder zum Filtern geschickt wird, wesentlich verbessert.

_ Patentansprüche-

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Claims

20050S2

- 10 Patentansprüche

Belüftungsbecken für die Behandlung von Abwasser, gekennzeichnet durch Einrichtungen (16, 18) zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Abwasserspiegeis, einen senkrecht angeordneten wasserdichten rohrförmigen Behälter (22, 22¹)» der am Boden des Beckens (10) abgestützt ist und dessen oberer Rand (24, 24') unterhalb des Abwasserspiegels liegt, eine Einrichtung (40) zum Abziehen von Wasser aus dem unteren Bereich des Behälters (22, 22»)t eine wasserdichte, unten offene Abschirmung (26, 74), die den oberen Bereich des Behälters (22, 22¹) mit Abstand umgibt und über den Abwasserspiegel hinausragt, eine Absetzeinrichtung (30), die oberhalb des Beckenbodens zwischen dem Behälter (22, 22') und der Abschirmung (26, 74) angeordnet ist und aus einer großen Anzahl unter einem großen spitzen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigter Rohre (32) besteht und gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50, 52; 88), die das Abwasser in den unteren Bereich der Absetzeinrichtung (30) fördert, indem er aus dem Behälter (22) oder am oberen Ende der Absetzvorrichtung abgezogen wird, wodurch die im Becken enthaltene Flüssigkeit durch die Abeetzvorrichtung nachströmt.

2· Belüftungsbecken nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Behälters (22, 22') oberhalb der zum Abziehen dee Wassers dienenden Drainagerohre(4O) ein filterbett (36) Torgesehen let.

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2 O O B O S

3. Belüftungsbecken nach Anspruch 1 oder 2_f dadurch gekennzeichnet, daß Belüftungseinrichtungen (60) in dem Becken (10) vorgesehen sind, um die Einführung von Luft in das ^f-Abwasser und dessen Umwälzung innerhalb des Beckens zu bewirken«,

4. Belüftungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des senkrechten Behälters ein Filterkörper eingesetzt ist.

5. Belüftungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (26) am oberen Rand eine Aussparung (44) besitzt, deren unterer Rand etwas unterhalb des vorbestimmten Abwasserspiegels vorgesehen ist und daß Sprühdüsen ""(46) auf der Abschirmung (26) vorgesehen sind, um Wasser auf die S¹IUssigkeitsoberfläche innerhalb dieser Abschirmung zu sprühen und hierdurch eine Strömung der schwimmenden Substanzen innerhalb der Abschirmung in Richtung auf die Aussparung (44) und aus dem durch die Abschirmung begrenzten Zwischenraum zu erwirken,

6. Belüftungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung eine innere Viand (74) und eine mit Abstand hierzu angeordnete äußere Wand (76) besitzt, die zwischen sich einen Kanal (78) begrenzen, wobei die äußere Uand (76) eine Vielzahl von Öffnungen (80) aufweist, die einen Eintritt der Flüssigkeit aus dem Becken in diesen Kanal gestatten,

7. Belüftungsbecken nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (81) zur Erzeugung eines entlang der äußeren Wand (76) nach oben gerichteten Elüssigkeitsstromes«

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8. Belüftungsbecken nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine am unteren Band der äußeren Wand (76) angeordnete Einrichtung (81) zum Einblasen von Luft*

9. Belüftungsbecken nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Abschirmwände (84), die von dem unteren Rand der äußeren Wand (76) ausgehend sich nach unten erstrecken.

10. Belüftungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine geneigte,nach unten und außen - ausgehend von dem inneren Rand der Absetzeinrichtung (30) - sich erstreckende Platte (82) vorgesehen ist, die zum Leiten der in der Absetzeinrichtung (30) abgetrennten Feststoffteile nach unten und außen in das Becken dient.

11. Belüftungsbecken nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmwand(84) nach unten und innen gerichtet ist und mit Abstand vor der Leitplatte (82) endet, um so einen Durchlaß (86) für die nach unten gleitenden Feststoffteile zu bilden.

12. Belüftungsbecken nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Einheiten (90) bestehend aus einer Anzahl unter einem großen spitzen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigter Rohre zwischen der inneren (74) und der äußeren Wand (76) angeordnet sind.

ORIGINAL INSPECTED 109808/1780

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L e e r s e i t e