DE202008009513U1 - Device in the form of a fixed-bed body - Google Patents
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Abstract
Festbettkörper zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen umfassend bewegliche Folien und ein zentrales Haltesubstrat, wobei die Folien senkrecht zum Haltesubstrat stehend um dieses einseitig strahlen- und fächerförmig angeordnet und auf diesem aufwickelbar sind.Fixed-bed body for wastewater treatment in biological sewage treatment plants comprising movable foils and a central holding substrate, the foils being vertical to the holding substrate standing around this one-sided radiant and fan-shaped arranged and can be wound up on this.
Description
Die Erfindung betrifft einen Festbettkörper in einer Anordnung zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen gemäß der Gattung der Patentansprüche.The The invention relates to a fixed-bed body in an arrangement for wastewater treatment in biological wastewater treatment plants according to Genus of the claims.
Die Erfindung ist anwendbar auf biologische Kläranlagen verschiedenster Dimensionierung.The Invention is applicable to biological treatment plants of various kinds Dimensioning.
Bei den bekannten biologischen Kläranlagen, welche nach dem Belebungsverfahren arbeiten, werden immer im Reaktorraum die Bakterien belüftet.at the known biological treatment plants, which after the Activation processes are always in the reactor room, the bacteria ventilated.
Bei Festbett-, Schwebebett-, oder dem klassischen Belebungsverfahren sind die Vorklärung, der Reaktor und die Nachklärung über Wandöffnungen oder Rohre miteinander verbunden.at Fixed bed, suspended bed, or the classical activation process are the primary treatment, the reactor and the secondary clarification over Wall openings or pipes connected to each other.
Das eingeleitete Abwasser fließt zuerst in die Vorklärung, wo sich die Feststoffe absetzen, und organische Schmutzstoffe zum Teil anerob abgebaut werden.The Initiated wastewater first flows into the primary treatment, where the solids settle, and organic contaminants to Part of anerobically mined.
Über eine Wandöffnung oder über ein Überlaufrohr gelangt das Abwasser in den Reaktor, wo durch Zuführung von feinblasiger Luft der aerobe Abbau von organischem Abwasser mit Hilfe von Bakterien geschieht. In der Nachklärung setzen sich mitgerissene Bakterien am Boden ab, so dass das gesäuberte Abwasser an der Wasseroberfläche abließen kann.about a wall opening or via an overflow pipe the wastewater enters the reactor, where by feeding of fine-bubble air the aerobic removal of organic sewage happens with the help of bacteria. Put in the final clarification entrained bacteria on the ground, so that the cleaned Wastewater on the water surface can drain.
Bei der biologischen Abwasserreinigung müssen Bakterien, welche sich im Klärwasser befinden, so belüftet werden, dass diese atmen können und ihre Lebensfähigkeit durch den Abbau des Klärmediums begünstigt und erhalten bleibt bzw. eine Vermehrung der Bakterien auftritt. Dieser Vorgang geschieht im so genannten Reaktorraum.at The biological wastewater treatment must have bacteria, which are in the sewage water, so be ventilated, that they can breathe and their viability favored by the degradation of the treatment medium and preserves or an increase of the bacteria occurs. This Process happens in the so-called reactor space.
In diesem Reaktorraum befinden sich frei schwimmende Bakterien oder auf Aufwuchskörpern fest sitzende Bakterien.In This reactor room contains free floating bacteria or on growth bodies firmly seated bacteria.
Diese Aufwuchskörper bestehen meist aus gitterförmigen Röhren, welche in Blockform zusammengeschweißt sind und werden als Festbettkörper bezeichnet.These Growth bodies usually consist of lattice-shaped Tubes, which are welded together in block form are and are referred to as fixed bed body.
Mit diesem Festbett ist unterhalb des Wasserspiegels der gesamte Reaktorraum, bis auf einen schmalen Freiraum am Beckendoden, ausgefüllt.With this fixed bed is below the water level, the entire reactor space, except for a narrow space at the pool bottom, filled.
In diesem Freiraum befinden sich meistens fest montierte Membranrohrbelüfter oder Membrantellerbelüfter, welche mit Hilfe von Rohren und Schläuchen, über extern aufgestellte Luftverdichter, mit Luft versorgt werden.In In this free space are usually permanently mounted Membranrohrbelüfter or membrane fan with the help of pipes and hoses, via externally mounted air compressors, with Be supplied with air.
Die an den Lüftern ausströmende vertikale Luftströmung soll gleichmäßig den Reaktorraum umwälzen und durchmischen.The vertical airflow exiting the fans should evenly circulate the reactor space and mix.
Das darüber liegende Festbett wird somit aufgrund der aufsteigenden Luftperlen und dem mitgerissenen Klärwasser vertikal durchströmt und bietet den Bakterien somit Luft und Nahrung.The overlying fixed bed is thus due to the ascending Air bubbles and the entrained sewage flowed through vertically and thus provides the bacteria with air and food.
Über eine Wandöffnung oder ein Überlaufrohr gelangt das so gereinigte Abwasser in die Nachklärung.about a wall opening or an overflow pipe passes The cleaned wastewater in the secondary clarification.
Die dorthin mit abgetriebenen alten Bakterienkulturen, als Überschussschlamm bezeichnet, sinken hier wegen der relativen ruhigen Wasserbewegung zu Boden und werden von dort mehrmals am Tag kurzzeitig mit Hilfe einer druckluftbetriebenen Hebeanlage oder mit einer Unterwasserpumpe zurück in die Vorklärung gefördert.The there with aborted old bacterial cultures, as surplus sludge referred to sink here because of the relative calm water movement to the ground and from there several times a day for a short time with the help an air-powered lifting system or with an underwater pump promoted back to the primary treatment.
Bei einer Einleitung von Klärwasser in die Vorklärung wird durch die Volumenerhöhung ein hydraulischer Abwasserstoß erzeugt, welcher erst über den Reaktorraum und dann über die Nachklärung fließt und von dort, meist über ein getauchtes Ablaufrohr, die biologische Kläranlage verlässt.at an introduction of sewage water into the primary treatment If the volume increase causes a hydraulic sewage impact, which first over the reactor space and then over the post-clarification flows and from there, mostly over a submerged drainpipe leaving biological treatment plant.
Der Vorteil solcher Festbettanlage besteht darin, dass sich diese Anlagen besonders gut zur Nachrüstung bestehender Dreikammerausfaulgruben eignen, ohne große Umbauarbeiten an der vorhandenen Grube bzw. an den drei Behältersystemen vornehmen zu müssen.Of the Advantage of such fixed bed plant is that these facilities especially good for retrofitting existing three-chamber septic tanks suitable, without major alterations to the existing pit or to make the three container systems.
Der größte verfahrenstechnische Vorteil besteht jedoch darin, dass der auf der Festbettstruktur sitzende Bakterienstamm einen so genannten Biologischen Rasen bildet, welcher unabhängig von einfließenden schwankenden Schmutzfrachten fast immer die gleiche Stärke und damit die gleiche Bakterienkonzentration aufweist.Of the However, the greatest procedural advantage exists in that the bacterial strain sitting on the fixed bed structure forming a so-called biological lawn, which is independent of inflowing swaying dirt freights almost always the same strength and therefore the same bacterial concentration having.
Diese so genannten sessilen Bakterien kommen also auch im Unterlastbetrieb der Kläranlage lange ohne Nahrung aus.These So-called sessile bacteria also come in under-load operation the sewage treatment plant for a long time without food.
Dieser Vorteil besteht hauptsächlich gegenüber den SBR-Verfahren, wo frei schwimmende Bakterien im Reaktorwasser bei fehlender Nahrung sich stark verringern und bei einer wieder einsetzende Abwassereinleitung diese nicht oder nur teilweise reinigen können.This Advantage exists mainly over the SBR method, where free-floating bacteria in the reactor water in the absence of food decrease greatly and in case of re-entering wastewater discharge they can not or only partially clean.
Ein wesentlicher Vorteil der Festbettanlage besteht in der einfachen Steuerung der Anlage, indem nur zwei Luftzuleitungen für die Belüftung in der Reaktorzone und für die Überschussschlammhebeanlage ins Nachklärbecken intervallmäßig mit Druckluft versorgt werden müssen. Bei dem SBR-Verfahren gibt es nur die Vorklärung und den Reaktor. Beide sind voneinander durch eine wasserundurchlässige Wand getrennt. Die Vorklärung dient dabei als Pufferbecken für Abwasserstöße, die dort aufgestaut werden.A significant advantage of the fixed bed system is the simple control of the system by only two air supply lines for ventilation in the reactor zone and for the excess sludge lifting system in the secondary clarifier must be supplied at intervals with compressed air. In the SBR procedure There are only the pre-treatment and the reactor. Both are separated from each other by a water-impermeable wall. The primary treatment serves as a buffer for wastewater jams, which are dammed there.
Nach einem Zeitintervall von mehreren Stunden wird dieses Wasser in einer vorgegebenen Menge in den Reaktor gefördert. Dieses Aufstauprinzip mit der nachfolgenden Beschickung des Reaktors nennt man SBR-Verfahren.To a time interval of several hours, this water is in one conveyed predetermined amount in the reactor. This Aufstauprinzip with the subsequent feed of the reactor is called SBR process.
Das Vorklärwasser muss in dosierter Menge in den Reaktor gefördert werden, um nach dem dortigen Reinigungsvorgang, wie schon beschrieben, als Klarwasser in das Ablaufrohr gepumpt zu werden. Die Belüftung erfolgt wie beschrieben, entweder über einen externen Luftverdichter oder über Tauchpumpenbelüfter.The Pre-treatment water must be delivered in metered quantity to the reactor be after the local cleaning process, as already described, as Clear water to be pumped into the drain pipe. The ventilation as described, either via an external air compressor or via submersible pump aerator.
Bei den bekannten SBR-Anlagen, welche mit extern aufgestellten Luftverdichtern arbeiten, wird über Schaltventile abwechselnd Luft in die an den Schaltventilen angeschlossenen Luftschläuche geleitet. Je ein Luftschlauch ist am Beschickungsheber, am Klarwasserheber, am Überschussschlammheber und am Belüftungselement angeschlossen.at the well-known SBR systems, which with externally installed air compressors work, is switched over switching valves alternately into the air Passed to the switching valves connected air hoses. One air hose is on the feed lifter, on the clear water lifter, on the excess sludge lifter and on the ventilation element connected.
Diese Heber sind Luftdruckpumpen, auch Mammutpumpen genannt, und pumpen beim Freischalten die durch die Schläuche strömende Druckluft, das vorhandene Wasser in eine höhere Position, so dass Wasser in einem anderen Behälter oder den Kläranlagenablauf gelangen kann. Es wird also zum Beginn einer jeden Reinigungsphase mit dem Beschickungsheber Abwasser aus der Vorklärung in den Reaktor gepumpt, bis der dort befindliche Schwimmerschalter in Stellung „EIN" geht und den Vorgang stoppt. Das entsprechende Ventil wird ausgeschaltet.These Lifts are air pressure pumps, also called mammoth pumps, and pumps when unlocking the flowing through the hoses Compressed air, the existing water in a higher position, so that water in another container or the sewage treatment plant drain can get. It is therefore the beginning of each cleaning phase with the feed elevator wastewater from the primary treatment in the Pumped reactor until the float switch located there in the "ON" position goes and stops the process. The corresponding valve is switched off.
In der Denitrifikationsphase wird dann kurzzeitig durch Einschalten des Belüftungselementes das Reaktorwasser umgerührt. In der folgenden Belüftungsphase wird in vorgegebenen Zeitintervallen das Reaktorwasser belüftet. Belüftungselemente sind hierbei meist Membranrohrbelüfter oder Membrantellerbelüfter. Nach einer Absetzphase wird dann das entstandene Klarwasser mit dem Klarwasserheber in den Abfluss gepumpt, entweder gleichzeitig mit dem Vorgang oder danach wird der Überschussbakterienschlamm kurzzeitig in die Vorklärung gepumpt.In The denitrification phase is then briefly switched on the aeration element stirred the reactor water. In the following aeration phase is at predetermined time intervals the Aerated reactor water. Ventilation elements are mostly membrane tube aerators or membrane cell ventilators. After a settling phase then the resulting clear water is The clear water pump is pumped into the drain, either simultaneously with the process or thereafter, the excess bacterial sludge becomes briefly pumped into the primary treatment.
SBR-Anlagen
mit Tauchpumpenbelüfter funktionieren folgendermaßen:
Die
in der Praxis eingesetzten Tauchpumpenbelüfter sind Unterwasserpumpen.
Diese haben eine Art Schiffsschraube mit einem segmentierten Hohlwellenantrieb,
mit welcher trichterförmig das Oberflächenwasser
und die über die Hohlwelle angesaugte Luft, nach unten
verwirbelt wird, so dass das Reaktorwasser von oben mit Luft versorgt
wird.SBR systems with submersible pump aerators work as follows:
The immersion pump aerators used in practice are underwater pumps. These have a kind of propeller with a segmented hollow shaft drive, with which funnel-shaped, the surface water and sucked over the hollow shaft air is swirled down, so that the reactor water is supplied from above with air.
Eine weitere einfache und wirkungsvolle Abwasserbelüftung wird nach dem Venturi-Injektorprinzip realisiert, indem von einer Pumpe Wasser mit möglichst hohen Wasserdruck erzeugt wird, welches hinter der Venturidüse eine Erhöhung der Fliesgeschwindigkeit zur Folge hat.A more simple and effective wastewater aeration is realized by the Venturi injector principle, by a pump Water is generated with the highest possible water pressure, which is behind the Venturi nozzle an increase in the flow rate entails.
Nach
der Gebrauchsmusterschrift
Bei den bekannten klassischen SBR-Anlagen, welche mit Unterwasserpumpen arbeiten, wird der Pumpvorgang für die einzelnen Funktionen direkt durch diese Pumpen und über die daran angeschlossenen Rohren oder Schläuchen realisiert.at the well-known classic SBR systems, which with underwater pumps work, the pumping process for each function directly through these pumps and over the connected ones Realized pipes or hoses.
Eine Rohr- oder Schlauchverbindung zwischen dem Vorklärbecken und dem Reaktorraum ist notwendig, um die intervallmäßige Befüllung des Reaktors zu realisieren und in umgedrehter Fliesrichtung den so genannten Überschussschlamm vom Reaktor in die Vorklärung zurück zu befördern. Als Überschussschlamm bezeichnen man die Bakterien im Reaktorwasser, welche ein gewisses festgelegtes Volumen überschritten haben und störend wirken.A Pipe or hose connection between the primary clarifier and the reactor space is necessary to the intermittent Filling the reactor to realize and vice versa Fliesrichtung the so-called excess sludge from the reactor to transport back to the primary treatment. As excess sludge one calls the bacteria in the reactor water, which exceeded a certain fixed volume have and interfere.
Mit der Überschussschlammfunktion pumpt eine Wasserpumpe kurzzeitig Reaktorwasser in die Vorklärung.With The excess sludge function pumps a water pump for a short time Reactor water in the primary treatment.
Bei einem angenommenen höheren Wasserstand in der Vorklärung, fließt dann nach dem Ausschalten dieser Pumpe durch diese Leitung nach dem Prinzip der frei kommunizierenden Röhre das Vorklärwasser in den Reaktorraum, bis sich der Wasserstand der Vorklärung mit dem Wasserstand des Reaktors sich ausgeglichen hat, oder die kommunizierende Röhre durch Luftblasen des Abwasserbelüfters mit Luft gefüllt wurde und der Vorgang so gestoppt wurde.at an assumed higher water level in the primary treatment, then flows through this pump after switching off this pump Line according to the principle of freely communicating tube the pre-treatment water in the reactor room until the water level the primary treatment is balanced with the water level of the reactor has, or the communicating tube through bubbles of the Wastewater aerator was filled with air and the Process was stopped.
Es wird also für die Überschussschlammfunktion und die Befüllungsfunktion nur eine Pumpe benötigt.It So is for the excess sludge function and the filling function requires only one pump.
Weiterhin benötigt man eine Unterwasserpumpe, welche als Injektorpumpe ausgebildet ist, um mit Hilfe einer vertikalen Wasserströmung so Luft anzusaugen, dass diese sich mit dem Wasser vermischt, um im Wasser des Reaktorraumes den Sauerstoffanteil zu erhöhen.Farther you need an underwater pump, which as an injector pump is designed to with the help of a vertical water flow suck in air so that it mixes with the water to in the water of the reactor room to increase the oxygen content.
Des Weiteren wird eine Klarwasserpumpe benötigt, welche das von den Bakterien gereinigte Wasser aus dem Reaktorraum in den Abfluss zu pumpen.Furthermore, a clear water pump is needed, which purified the bacteria Pump water from the reactor room into the drain.
Mit dem kurzzeitigen ein und ausschalten des Belüfters wird das Reaktorwasser mit einem gewissen Luftanteil umgerührt.With the momentary on and off of the aerator becomes the reactor water stirred with a certain proportion of air.
Der Nachteil der Festbettanlage gegenüber der SBR-Anlage besteht hauptsächlich in den kostenintensiveren längeren Belüftungszeiten und dem relativ teuren Festbettmaterial.Of the Disadvantage of the fixed bed plant opposite the SBR plant consists mainly in the more expensive longer ones Ventilation times and the relatively expensive fixed bed material.
Diese etwas längeren Belüftungsphasen sind aber notwendig, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass nicht gerade während einer Belüftungspause ein Abwasserstoß aus der Vorklärung unvermischt mit dem Reaktorwasser bis in die Nachklärung bzw. bis in das dortige Ablaufrohr gelangt.These but slightly longer ventilation phases are necessary to reduce the likelihood that not just during a ventilation break a wastewater from the Pre-treatment unmixed with the reactor water to the Final clarification or until it reaches the drainage pipe.
Um eine gute Vermischung und der damit guten Verdünnung zwischen dem einströmenden Wasser aus der Vorklärung und dem gereinigten Reaktorwasser zu erzielen, sind die Volumen der Kammern oder Behälter auch etwas größer als bei vergleichbaren SBR-Anlagen mit gleichen Einwohnerwerten.Around a good mixing and thus good dilution between the inflowing water from the primary treatment and To achieve the purified reactor water, the volume of Chambers or containers also slightly larger than for comparable SBR plants with the same population equivalents.
Ein weiterer Nachteil liegt in der Intensität der hohen Reaktorbelüftung, bei der gleichmäßig mehr Luft unter dem Festbett über die Lüfter verteilt eingeblasen wird, als die Bakterien zum Atmen benötigen und das nur zum Zweck, um alte Bakterien vom biologischen Rasen abzureißen und dadurch eine gleichmäßige selbst regulierende Bakterienschichtdicke zu erzeugen, die nicht den Reaktor zuwachsen lässt oder gar verstopft.One Another disadvantage lies in the intensity of the high reactor aeration, in the evenly more air under the fixed bed over the fan is blown distributed, as the bacteria need to breathe and that only for the purpose of getting old bacteria to tear off the biological lawn and thereby a uniform to create self-regulating bacterial layer thickness that not Grow the reactor or even clogged.
Diese Bauform der bisher bekannten Festbettkörper ist von Nachteil, weil die Besiedlungsflächen der Bakterien überall den gleichen Abstand zueinander haben und starr sind.These Design of the previously known fixed bed body is disadvantageous because the colonization areas of bacteria everywhere have the same distance from each other and are rigid.
Aus diesem Grund müssen gemäß dem Stand der Technik unterhalb des Festbettkörpers mehrere Membranrohrbelüfter oder Tellerlüfter zum Zweck der gleichen Luftverteilung installiert werden, was wiederum zur Folge hat, dass der Luftverdichter eine große Leistung haben muss.Out For this reason, according to the state of Technique below the fixed bed body several Membranrohrbelüfter or plate fans for the purpose of the same air distribution be installed, which in turn means that the air compressor a must have great performance.
Hinzu kommt, dass diese Festbettkörper bei der Montage von unten nach oben schichtenweise aufgebaut werden, muss der Monteur auf diesen stehen können.in addition comes that these fixed bed body when mounting from the bottom To be built up layer by layer, the installer has to can stand this.
Diese dafür benötigte Festigkeit ist natürlich preisintensiv und verschlechtert die Vermarktung.These this required strength is of course expensive and worsens the marketing.
Weiterhin nachteilig bei den bisher bekannten Festbettanlagen ist, dass die Membranrohr- oder Tellerlüfter zwecks Reparaturen und Wartungen auf Grund des einmal installierten Fettbettes, das über ihnen liegt, meist aus dem kompakt gebauten Reaktor nicht mehr herausnehmbar sind.Farther A disadvantage of the previously known fixed bed systems that the Membrane tube or plate fans for repairs and maintenance due to the once installed fat bed, over them lies, mostly from the compact built reactor no longer removable are.
Folgende
Aufgaben müssen zur Verbesserung der verschiedenen Kläranlagen
und- verfahren realisiert werden:
Im Behältersystem
von Festbettanlagen, Wirbelbett- und Schwebebettanlagen sowie bei
den klassischen Belebtschlammverfahren soll es keine Verbindungsöffnungen
zwischen der Vorklärzone und dem Reaktorraum mehr geben.
Hydraulische Stoßbelastungen von Schmutzwasser werden damit
verhindert und in der Vorklärungszone aufgefangen, um dann
in kleineren Mengen in Zeitintervallen in den Reaktorraum gefördert
zu werden. Resultierend daraus können die Belüftungszeiten
wegen der minimierten Stoßbelastung wesentlich verringert
werden. Die gleichmäßigen Wasserstände
im Reaktorraum und in der Nachklärung, wie es für
Festbettanlagen verfahrensbedingt typisch ist, sollten erhalten
bleiben. Verfahrensbedingt soll der Wasserspiegel in der Vorklärung durch
die diskontinuierliche Beschickung abgesenkt werden und als Puffer
für hydraulische Abwasserstöße dienen.The following tasks have to be realized to improve the different treatment plants and processes:
In the container system of fixed bed plants, fluidized bed and floating bed plants as well as in the classical activated sludge process there should be no more connecting openings between the pre-clearing zone and the reactor chamber. Hydraulic shock loads of dirty water are thus prevented and collected in the Vorklärungszone, to then be promoted in smaller quantities at time intervals in the reactor space. As a result, the ventilation times can be significantly reduced because of the minimized impact load. The uniform water levels in the reactor chamber and in the secondary clarification, as is typical for fixed bed plants due to the process, should be maintained. Due to the process, the water level in the primary treatment is to be lowered by the discontinuous feed and serve as a buffer for hydraulic wastewater jettings.
Es muss ein neuer Festbettkörper entwickelt werden, bei welchem die Vorteile der bekannten Festbettanlage erhalten bleiben und die beschriebenen Nachteile dieser Anlagen beseitigt werden.It a new fixed bed body has to be developed in which the advantages of the known fixed bed plant are preserved and the described disadvantages of these systems are eliminated.
Der Festbettkörper mit den Aufwuchsflächen muss dabei so ausgebildet sein sein, dass diese sich leicht und flexibel durch jede Behälteröffnung einführen lassen, leicht montierbar sind und das die Aufwuchsflächenabstände, zwecks Einsatz von Tellerbelüftern, in ihrem Zentrum der stärksten Belüftung eng sind und sich dann so verbreitern, dass ein Zuwachsen der Aufwuchsflächen nicht möglich ist oder die Funktionsweise nicht stört.Of the Fixed bed body with the growth surfaces must be there be designed so that they are light and flexible insert each container opening, are easy to assemble and that the nursery surface distances, for the use of plate fans, in their center of strongest ventilation are tight and then so widen that growth of the nursery areas does not is possible or does not interfere with the operation.
Darüber hinaus müssen die Belüftungsvorrichtungen (Tellerbelüfter oder ein Injektorbelüfter) bei Wartungsarbeiten aus dem Reaktor herausnehmbar sein, ohne dass das Festbett hinderlich dabei ist.About that In addition, the ventilation devices (disc ventilator or an injector fan) during maintenance from the Reactor be removable, without the fixed bed hindering it is.
Im weiteren besteht die Aufgabe, die Luftdruckheber, also den Beschickungsheber, den Überschussschlammheber und den Klarwasserheber, wasserstandsabhängig zu steuern, so dass die dafür jetzt benötigten elektromagnetischen Schaltventile entfallen oder teilweise entfallen können.in the Another task is the air pressure lifter, ie the feed lifter, the excess sludge lift and the clear water heater, water level dependent to control, so that needed for it now electromagnetic switching valves omitted or partially eliminated can.
Diese dafür notwendige Schalteinheit soll die Wasserstände direkt schalten können.These necessary switching unit should the water levels can switch directly.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Festbettkörper und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer Anordnung zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen anzugeben, welche die zuvor stehend genannten Nachteile des Standes der Technik vermeiden.Object of the present invention is to provide a fixed bed body and a method for operating such in an arrangement for wastewater treatment in biological treatment plants, which overcome the above-mentioned disadvantages of Avoid prior art.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Schutzanspruchs gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Schutzansprüchen angegeben.According to the invention This object by the characterizing features of the first protection claim solved. Further favorable design possibilities The invention are in the subordinate claims specified.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein industriell fertigbarer Festbettkörper bereitgestellt wird, bei dem Folien, bspw. Kunststofffolien, senkrecht stehend um einen zentralen Haltepunkt einseitig strahlen -und fächerförmig angebracht sind.The Essence of the invention is that an industrially manufacturable Fixed bed body is provided, in the films, eg. Plastic films, standing vertically around a central breakpoint on one side Radiant and fan-shaped are attached.
Vorteilhaft als zentraler Haltepunkt der einzelnen Folienblätter ist ein Rohr, um dessen Kreisumfang verteilt die Folienflächen strahlenförmig angebracht sind. Eine senkrechte Abkantung am Strahlenende der Folienfläche dient dabei erfindungsgemäß als Abstandshalter der Folien zueinander. Die zentral gefassten Folienflächen sind zueinander beweglich und führen im Abwasser stehend, während der Belüftung von unten, eine Eigenbewegung durch.Advantageous as a central breakpoint of the individual foil sheets a tube around the circumference of which distributes the film surfaces are mounted radially. A vertical fold at the end of the film surface of the film serves according to the invention as Spacer of the films to each other. The central film surfaces are movable to each other and lead in the sewage, during the ventilation from below, a proper movement by.
Das zentrale Halterohr dient als Befestigungssubstrat dieses Folienfestbettes.The central holding tube serves as a mounting substrate of this film fixed bed.
Bei einer stehenden Variante können unterhalb des Folienfestbettes an dem Halterohr Standfüße befestigt sein.at a standing variant can below the fixed film bed be attached to the holding tube feet.
Bei einer schwimmenden Variante des Folienfestbettes kann oberhalb am Halterohr ein Schwimmer befestigt werden, welcher dann auf dem Reaktorwasser schwimmt und das unterhalb der Wasseroberfläche hängenden Folienfestbettkörper hält.at a floating variant of the film fixed bed can above the Holding tube to be attached to a float, which then on the reactor water Floats and hanging below the water surface Foil fixed bed body holds.
Bei der Montage oder Demontage des Folienfestbettkörpers wird das zentrale Rohr gedreht, damit sich die Folien um dessen Achse aufwickeln und durch diesen verringerten Umfang passt der Folienfestbettkörper auch durch die Öffnungen von Kleinkläranlagen.at the assembly or disassembly of the film fixed bed body is the central tube is rotated to allow the slides around its axis wind up and by this reduced extent fits the foil fixed bed body also through the openings of small wastewater treatment plants.
Nach dieser kurzzeitigen Verformung gehen dann die Folienflächen wegen Ihrer Steifigkeit und wegen der erwähnten Abstandsabkantung in ihre geometrische Ursprungsform zurück.To this short-term deformation then go the foil surfaces because of their stiffness and because of the mentioned Abstandsabkantung back to their geometric original form.
Wenn unterhalb des erfindungsgemäßen Folienfestbettes ein Tellerbelüfter oder ein Injektorbelüfter in Funktion tritt, wird die Aufwuchsfläche des biologischen Rasens, welche im Zentrum des Folienfestbettes eng zueinander liegt, am besten belüftet und mit zunehmenden Abstand vom Folienfestbettzentrum lässt die Belüftung nach. Es wird also nur dort intensiv belüftet, wo die Bakterienkonzentration am höchsten ist und auch nur dort verhindern die aufsteigenden Luftblasen, mit der daraus resultierenden Wasserströmung, das Zuwachsen der eng zueinander liegenden Aufwuchsflächen.If below the film fixed bed according to the invention a disc ventilator or an injector fan in Function occurs, the growth area of the biological Lawn, which is close to each other in the center of the film fixed bed, best ventilated and with increasing distance from the film fixed bed center lets off the ventilation. So it will only be there intensively ventilated where the bacterial concentration is highest is and only there prevent the rising air bubbles, with the resulting water flow, the growth the closely spaced growth areas.
Im äußeren Radiusbereich der zueinander immer größer werdenden Abstände der Aufwuchsflächen reichen die entstehenden Strömungen der Strömungswalzen aus, um die dort angesiedelten Bakterien mit Nahrung und Luft zu versorgen. In diesem Bereich ist ein Zuwachsen der Aufwuchsflächen auch wegen der größer werdenden Eigenbewegung nicht möglich.In the outer Radius range of each other ever increasing Distances of the growth surfaces are sufficient for the resulting Currents of the flow rolls out to those there provide food and air to settled bacteria. In this area is a growth of the nursery areas also because of the larger becoming own movement not possible.
Abgestorbenen Bakterienkulturen können bei dem erfindungsgemäßen Folienfestbett ungehindert nach unten abfallen und führen zu keinen sonst üblichen Verstopfungen.dead Bacterial cultures can in the inventive Slide down the fixed bed without hindrance and guide it downwards to no usual blockages.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Folien als Aufwuchsflächen nach der beschriebenen Realisierungsvariante werden die Materialkosten gegenüber herkömmlicher Festbettanlagen wesentlich gesenkt und eine universelle Einsetzbarkeit erreicht.By the inventive use of films as nursery surfaces After the implementation variant described, the material costs significantly reduced compared to conventional fixed bed systems and achieved a universal applicability.
Die erfindungsgemäßen kostengünstigen Festbettfolien können auch im Reaktor von herkömmlichen SBR-Anlagen eingebaut werden und beseitigen das Unterlastproblem dieser Anlagen, wenn nur wenige oder nur ein Einwohnerwert diese Anlagen speisen.The inexpensive fixed-bed films according to the invention can also be used in the reactor of conventional SBR plants be installed and eliminate the underload problem of these systems, if only a few or only a population value feed these plants.
Darüber hinaus liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass beim Einsatz des erfindungsgemäßen Folienfestbettkörper ein elektrisch betätigter Schwimmerschalter, welcher in der Kläranlage montiert ist und den maximalen und minimalen Wasserstand der Anlagensteuerung signalisiert, gleichzeitig als Umschalter für die zwei Wasserströme bei SBR-Pumpenanlagen und als Umschalter für die zwei Luftströme bei Festbettanlagen und SBR-Druckluftanlagen, arbeitet.About that It is also within the scope of the invention that when using the Inventive film fixed bed body an electrically operated float switch, which in the sewage treatment plant is mounted and the maximum and minimum Water level of the system control signals, simultaneously as Switch for the two water flows in SBR pumping systems and as a changeover switch for the two air streams Fixed bed plants and SBR compressed air systems, works.
Dadurch können bei SBR-Drucklufthebeanlagen wenigstens zwei Schaltventile und zwei Druckluftschläuche entfallen und der Klarwasserheber wird nicht zeit- sondern bedarfsgerecht gesteuert.Thereby With SBR compressed air lifting systems, at least two switching valves can be used and two compressed air hoses omitted and the clear water jacks is not time-controlled but needs-based.
Bei SBR-Pumpenanlagen kann eine der drei Pumpen wegfallen, da der Schwimmerschalter betrieben von nur einer Pumpe, den Klarwasserstrom und den Beschickungs-, Überschussschlammwasserstrom, je nach Wasserstandshöhe automatisch umschalten kann.at SBR pumping equipment can eliminate one of the three pumps because the float switch operated by just one pump, the clear water stream and the feed, excess sludge water stream, can switch automatically depending on the water level.
Erfindungsgemäß werden die unterschiedlichen Wasserstände im SBR-Reaktor mit Folienfestkörper oder in der Nachklärung ausgenutzt, um einen in einer beweglichen Röhre befindlichen Gummiventilball mit Eisenkernfüllung, in zwei Endlagen je nach Wasserstand rollen zu lassen, um in diesen beiden Endlagen je ein Ventilsitz verschließen zu können (Schwimmschaltventil). Da sich an dieser beweglichen Röhre eine flexible Zuleitung und an den beiden Kugelventilsitzen ebenfalls flexible Ableitungsschläuche installiert sind, kann nach Fixierung eines mechanischen Drehpunktes und wegen einem zusätzlich angebrachten Schwimmkörpers, diese Ventilröhre auf dem Reaktorwasser schwimmen. Bei hohem Reaktorwasserstand rollt die Ventilkugel auf den niedrigeren Ventilkugelsitz, bei niedrigem Wasserstand geschieht das Gleiche in umgedrehter Richtung. Damit eine Anlagensteuerung die Wasserstände regulieren kann, ist außerhalb der Röhre an einem Ventilkugelsitz ein elektrischer Magnetsensor angebracht, welcher der Steuerung die Position des Gummiventilballs mit Eisenkernfüllung, berührungslos signalisiert. Der Drehpunkt dieser so konstruktiv ausgestatteten druckfesten Röhre, die als Schwimmerumschaltventil bezeichnet wird, kann außerhalb aber auch innerhalb des Ventilkörpers, je nach der gewünschter Schalthysterese liegen.According to the invention, the different water levels are exploited in the SBR reactor with film solids or in secondary clarification to roll in a movable tube rubber valve ball with iron core filling, in two end positions depending on the water level to close each valve seat in these two end positions can (Floating switching valve). Since a flexible supply line and flexible discharge hoses are also installed on this movable tube, after fixation of a mechanical fulcrum and because of an additionally attached floating body, this valve tube can float on the reactor water. At high reactor water level, the valve ball rolls on the lower valve ball seat, at low water level, the same happens in the opposite direction. So that a system control can regulate the water levels, an electrical magnetic sensor is mounted outside of the tube on a valve ball seat, which signals the control of the position of the rubber valve with iron core filling, non-contact. The fulcrum of this structurally equipped pressure-resistant tube, which is referred to as a float switching valve, can be outside but also within the valve body, depending on the desired switching hysteresis.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung in Form eines Schwimmerumschaltventils werden die Eigenschaften eines Schwimmerschalters und eines Umschaltventils zu vereinigt.By this solution according to the invention in the form a float switching valve will have the characteristics of a float switch and a switching valve combined.
Für druckluftbetriebene SBR-Anlagen bedeutet dies, dass mit nur einem am Schwimmerumschaltventil angeschlossenen Druckluftschlauch, bspw. bei niedrigem Wasserstand im Reaktor, der Beschickungsheber so lange betätigt wird, bis der maximale Wasserstand erreicht ist und der Ventilball in die andere Endlage rollt und diese Luftzufuhr des Beschickungshebers unterbricht und der Magnetsensor die Ventilballendlage erkennt und somit den Drucklufterzeuger abschaltet. Wenn nach der Belüftungsphase der zum Umschaltschwimmerventil führende Druckluftschlauch wieder eingeschalten wird, fließt sofort durch den offen gewordenen Ventilkugelsitz die Luft zum Klarwasserheber und pumpt solange Klarwasser in den Kläranlagenabfluss, bis im umgedrehten Sinn der Ventilball seinen eingenommenen Ventilsitz, wegen des niedrig werdenden Wasserspiegels verlässt. Der Magnetsensor signalisiert dies der Steuerung und ein neuer Zyklus mit dem Beschickungsheber setzt ein. Außer das mehrere Schaltventile und Druckluftschläuche eingespart werden, vereinfacht sich die Anlagensteuerung durch das direkte Schalten des Beschickungshebers und des Klarwasserhebers mit Hilfe der Doppelfunktion des Schwimmerumschaltventils. Der Klarwasserheber wird direkt geschaltet und die energieaufwendige zeitgesteuerte Klarwasserabpumpzeitphase entfällt. Wegen der nun kürzer gewordenen Klarwasserabpumpzeit kann auch der Überschussschlammheber parallel zum Klarwasserheber betrieben werden. Durch kleinere Rohrdurchmesser des Überschussschlammhebers wird bei gleicher Pumpzeit, wie der Klarwasserheber, wenig Überschussschlammwasser in die Vorklärung zurück gepumpt.For Air-powered SBR systems mean that with just one connected to the float switching valve compressed air hose, eg. at low water level in the reactor, the feed lifter for so long is pressed until the maximum water level is reached and the valve ball rolls into the other end position and this air supply of the feeder jack interrupts and the magnetic sensor interrupts the valve ball end position detects and thus shuts off the compressed air generator. If after the Ventilation phase leading to the Umschaltschwimmerventil Compressed air hose is switched on again, flows immediately through the open valve ball seat, the air to the clear water jack and pumped clear water into the wastewater treatment system, until in the reverse sense the valve ball its assumed valve seat, because of the low water level leaves. Of the Magnetic sensor signals this to the controller and a new cycle with the feed elevator sets. Except the multiple switching valves and compressed air hoses can be saved, simplified the system control by the direct switching of the feeder jack and the clear water jack with the help of the double function of the float switching valve. The clear water lifter is switched directly and the energy-consuming timed Klarwasserabpumpzeitphase deleted. Because of the now shorter become Klarwasserabpumpzeit also the excess sludge lift in parallel operated to clear water. Due to smaller pipe diameter the excess sludge lifter is at the same pumping time, like the clear water lifter, little excess sludge water in the pre-treatment pumped back.
Dadurch können beide parallel über den flexiblen Schlauch am offenen Kugelventilsitz des Schwimmerschaltventils mit Duckluft versorgt werden. Dies bedeutet erfindungsgemäß, dass das notwendige Schaltventil und der Druckluftschlauch zum Überschussschlammheber ebenfalls entfallen können.Thereby Both can be parallel over the flexible hose at the open ball valve seat of the float switching valve with Duckluft be supplied. This means according to the invention, that the necessary switching valve and the compressed air hose to excess sludge lift can also be omitted.
Gemäß der Erfindung hat die gesamte druckluftbetriebene SBR-Anlage, die mit dem Folienfestkörper versehen ist, nur ein Schaltventil und nur einen Druckluftschlauch, welcher am Schwimmerumschaltventil angeschlossen ist.According to the Invention has the entire compressed air operated SBR plant, with the film solid is provided, only one switching valve and only one compressed air hose, which at the float switch valve connected.
Erfindungsgemäß werden alle drei Druckluftheber und die damit verbundenen Wasserpumpmengen, wie beschrieben, nur vom erfindungsgemäßen Schwimmerumschaltventil gesteuert.According to the invention all three compressed air lifts and the associated water pumping volumes, as described, only from the invention Schwimmerumschaltventil controlled.
Bei SBR-Anlagen, welche mit Unterwasserpumpen betrieben werden, kann entsprechend dieser erfindungsgemäßen Lösung eine Unterwasserpumpe eingespart werden. Es verbleibt also die Belüfterpumpe und die Klarwasser-Beschickungspumpe, welche das beschriebene Schwimmerumschaltventil so mit Wasser versorgt, dass beim maximalen Wasserstand im Reaktor Klarwasser über den offenen Kugelventilsitz in den Ablauf gepumpt wird und nach dieser Klarwasserfunktion, bei niedrigem Wasserstand im Reaktor, der Beschickungsstoß über den anderen offenen Kugelventilsitz erfolgen kann.at SBR systems, which are operated with underwater pumps, can according to this solution according to the invention an underwater pump can be saved. This leaves the aerator pump and the clear water feed pump containing the described float switch valve so supplied with water that at the maximum water level in the reactor Clear water through the open ball valve seat into the drain is pumped and after this clear water function, at low water level in the reactor, the feed over the other open ball valve seat can be done.
Bei der Befüllung des Reaktors über die schon beschriebene korrespondierende Röhre, steigt der Wasserstand so lange an, bis die Gummikugel mit Eisenkernfüllung diesen Kugelventilsitz verschließt. Erfindungsgemäß schaltet das Schwimmerumschaltventil je nach Wasserstand ein Wasserstrom automatisch um und signalisiert die Schaltzustände über den berührungslosen magnetischen Schaltsensor der Anlagensteuerung.at the filling of the reactor over the already described Corresponding tube, the water level rises so long until the rubber ball with iron core filling this ball valve seat closes. Switches according to the invention the float switching valve, depending on the water level, a water flow automatically and signals the switching states via the non-contact magnetic switch sensor of the system control.
Durch diese Maßnahmen wird in Verbindung mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Festbettfolien der Kostenaufwand für SBR-Anlagen deutlich gesenkt.By These measures will be combined with the use of Fixed bed films of the invention cost significantly reduced for SBR systems.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen und der Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be described below with reference to the schematic drawings and the embodiments explained in more detail. It shows:
In
den
Das
Vorklärwasser aus der Vorklärung (
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Festbettanlagen, welche unterhalb des Festbettkörpers eine in der Fläche gleichmäßige Belüftung erfordern, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine in einem kleinen Radius wirkende Belüftung in den Zonen der höchsten Bakterienkonzentration im inneren Radius der Folienfächer ausreichend und effektiv für den Stoffwechsel der Bakterien.in the Contrary to the previously known fixed bed plants, which below of the fixed bed body uniform in area Ventilation is required according to the present Invention a ventilation acting in a small radius in the zones of the highest concentration of bacteria in the interior Radius of the slide trays sufficient and effective for the metabolism of the bacteria.
Die
am sternförmigen Strahlende bestehenden senkrecht verlaufenden
Abkantungen geben der Aufwuchsfläche Stabilität
und dienen als Abstandshalter (
Die
Foliennoppen (
In
Im
Gegensatz zur klassischen in der Praxis eingesetzten Festbettanlage
hat die Vorklärung (
Ebenfalls
ist im Reaktor (
Diese
erfindungsgemäße Festbettanlage arbeitet ähnlich
wie eine SBR-Anlage, hat aber nur einen Verdichter (
Beim
Einschalten des Verdichters (
Der
Beschickungsheber (
Der
Beschickungsheber (
Wenn
genügend Vorklärwasser vorhanden ist, steigt demnach
langsam der Wasserspiegel (
Über
die Ableitung (
Durch
das Abpumpen des Klarwasserhebers (
In
Die
in
Der Verdichter (
The compressor (
Sollte
während des davor beschriebenen Beschickungsvorganges nicht
genügend Wasser in der Vorklärung (
Wenn
nach der Klarwasserabpumpphase die Ventilkugel (
Sollte
danach in einer begrenzten Zeiteinheit dennoch das Schwimmerumschaltventil
angehoben werden und die Ventilkugel (
In
Somit
erfolgt gemäß der Erfindung die Kombination einer
an sich bekannten SBR-Anlage mit dem erfindungsgemäßen
Folienfächerfestbett (
Gemäß dieser
erfinderischen Lösung gibt es nur noch zwei Druckluftzuleitungen
zur Kläranlage, da das neue Schwimmerumschaltventil (
Die
Vorklärung (
Die
wichtigsten Vorgänge der in der
Der Wasserspiegel (
The water level (
Das
in den Reaktor (
Wenn
genügend Wasser in der Vorklärung (
Nach
der mehrstündigen Belüftungsphase schaltet die
Steuerung (
Nach
dieser vorgegebenen Zeit wird zuerst das Schaltventil (
Die
wesentlichen Vorteile SBR-Kläranlage gemäß
In
Die
Pumpe (
Die
dargestellte Anlage funktioniert im Wesentlichen wie folgt:
Bei
SBR-Kläranlagen, welche mit Unterwasserpumpen ausgestattet
sind, erfolgt eine Befüllung des Reaktors (
In SBR treatment plants equipped with underwater pumps, the reactor is filled (
Gemäß der
erfindungsgemäßen Lösung, welche in
Die
Steuerung (
Während
dieser kurzen Einschaltphase saugt die Pumpe (
Schaltet
die Pumpe (
Der
Wasserspiegel (
Dieser
Befüllungsvorgang des Reaktors (
Nach
diesem Befüllungsvorgang bleibt die Pumpe (
Nach
dieser Reinigungsphase wird ebenfalls die Pumpe (
Die
wesentlichen Vorteile SBR-Kläranlage mit Folienfächerfestbett
(
Darüber
hinaus ist diese Anlage durch das zuvor stehende Verfahren besonders
gut reinigbar und die bereits genannten Vorteile des erfindungsgemäßen
Folienfacherfestbettes (
Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the embodiments and the The following claims can be illustrated both individually and in any combination with each other invention essential be.
- 11
- druckfeste Kunststoffröhreflameproof Plastic tube
- 22
- flexible Zuleitungflexible supply
- 33
-
Ventilkugelsitz
an der flexiblen Ableitung
10 Valve ball seat on the flexible drain10 - 44
-
Ventilkugelsitz
an der flexiblen Ableitung
11 Valve ball seat on the flexible drain11 - 55
- Drehpunkt mechanischpivot point mechanically
- 66
- Schwimmerswimmer
- 77
- Ventilkugelvalve ball
- 88th
- Magnetsensor/BrückensensorMagnetic sensor / bridge sensor
- 99
- elektronische Steuerungelectronic control
- 1010
- flexible Ableitungflexible derivation
- 1111
- flexible Ableitungflexible derivation
- 1212
- Wasseroberfläche/WasserstandshöheWater surface / water level
- 1313
-
Neigungswinkel
der Ventilsitze
3 und4 zueinanderTilt angle of the valve seats3 and4 to each other - 1414
-
elektrische
Leitung des Magnetsensors
8 electrical line of the magnetic sensor8th - 1515
- mechanische Halterungmechanical bracket
- 1616
- Vorklärungprimary treatment
- 1717
- Reaktorreactor
- 1818
- NachklärungAfter clarification
- 1919
- SchwimmerumschaltventilSchwimmerumschaltventil
- 2020
- Verdichter (Drucklufterzeuger)compressor (Compressed air generators)
- 2121
- Belüfter (Tellerbelüfter)aerator (Disc diffusers)
- 2222
- FolienfächerfestbettFoil trays fixed bed
- 2323
- ÜberschussschlammheberExcess sludge lifter
- 2424
- Beschickungshebercharging lifter
- 2525
- KlarwasserheberClear water fountain
- 2626
- elektromagnetisches Schaltventilelectromagnetic switching valve
- 2727
- Pumpepump
- 2828
- Belüftungspumpeaeration pump
- 2929
- Wasserstrahlbelüfterwater jet ventilator
- 3030
- VenturidüsenengstelleVenturidüsenengstelle
- 3131
- Ansaugrohrintake
- 3232
- korrespondierende Röhrecorresponding tube
- 3333
- Höhe der Überschussschlammabsaugungheight the excess sludge extraction
- 3434
- Verdichter nur für die Belüftungcompressor only for ventilation
- 3535
-
Beruhigter
Zulauf des Beschickungshebers
24 Calmed inlet of the feeder jack24 - 3636
- Abstandsnoppenspacer protrusions
- 3737
- Abstandshalterspacer
- 3838
- HalterohrSupport tube
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE200820009513 DE202008009513U1 (en) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Device in the form of a fixed-bed body |
Applications Claiming Priority (1)
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