DE2116000B2 - Verfahren und Feinkorntropf korper zur biologischen Abwasserreinigung - Google Patents

Description

von Wasser, verwendet wird und daß zwecks Umwälzung und Spülung des Füllgutes der Feinkorntropfkörper mit Wasser aufgefüllt, dann das aufgestaute Wasser und Füllgut innerhalb des Feinkorntropfkörpers durch eingeblasene Druckluft umgewälzt und dabei aus dem entstehenden Gemisch von aufgestautem Spülwasser, Füllgut und Schlamm letzterer abgezogen wird und danach das Spülwasser abgelassen wird.

Der Vorschlag gemäß der Erfindung versetzt die Fachwelt zum ersten Mal in die Lage, das in der erwähnten Literaturstelle beschriebene Verfahren, welches eine gute Reinigungswirkung bezüglich des Abwassers und eine hohe Belastbarkeit des Fesnkor.;-tfopfkörpers ermöglicht, infolge der neuartigen Durchführung der Entschlammung und infolge der Verwendung von verhältnismäßig leichtem Füllgut ohne Schwierigkeiten und ohne Verschleißerscheinungen in wirtschaftlicher Weise durchzuführen.

Zum Entfernen des überschüssigen Schlammes wird entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren «> der Tropfkörperbehälter mit Wasser aufgefüllt. Das Füllgut schwimmt nun irn Wasser und bildet mit diesem und dem angesammelten Schlamm einen grobkörnigen Brei. Er läßt sich mit Hilfe von Druckluft leicht umwälzen und mit mechanischen Mitteln leicht ^a5 umrühren. Dabei löst sich der Schlamm von den Füllgutkörnern und kann als verdünnter Schlamm über Roste mit geringeren Durchgangsöffnungen als die Korngröße des Füllgutes abgezogen werden. Nachdem der Schlamm abgezogen ist, wird das Wasser aus dem Tropfkörperbehäller abgelassen, der Tropfkörper wieder mit mechanisch gereinigtem Abwasser beschickt und die zum biologischen Abbau erforderliche Luft durchgeblasen. Der Feinkorntropfkörper ist in wenigen Minuten wieder betriebsfertig, reinigt das Abwasser infolge des noch im Füllgut zurückgehaltenen biologischen Schlammes vollbiologisch und hau den zurückgebliebenen und sich neu entwickelnden belebten Schlamm in den Zwischenräumen des Füllgutes zurück, bis der Durchtritt von Abwasser und Luft wieder so weit erschwert ist, daß ein erneutes Schlammcntfernen aus dem Füllgut notwendig wird. Somit ist es nicht erforderlich, das Füllgut aus dem Feinkorntropfkörper abzuziehen und danach wieder aufzugeben.

Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß ein Feinkorntropfkörper mil einem aus einem Korn von unter 6 tim Durchmesser bestehenden Füllgut, mit einem Drchvcrteiler zur gleichmäßigen Verteilung des mechanisch vorgereinigten Abwassers über dem Füllgui und einer Ableiteinrichtung für das durch das Füllgut hindurchgcricselte, gereinigte Abwasser sowie mit einer Einrichtung zur künstlichen Durchlüftung des Füllgutes vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist. daß der I ropfkörperbehalter wasserdicht ausgebildet ist und das in ihm befindliche Füllgut abriebfest ist und ein spezifisch geringeres Gewicht als Wasser aufweist und daß J»-r Feinkorntropfkörper mil Einrichtungen /.u seiner Auffüllung mit Wasser, zur Umwälzung des Gcmischcs aus aufgestautem Wasser, Füllgut und Schlamm innerhalb des Tropfkürperbehälters sowie mit Ab-'/ugsi'inrichtnnpi'n für den überflüssigen Schlamm ;;;i<! das Spülwasser versehen ist.

Iiincr der wesentlichen Vorteile dieses Feinkorntropfkörper besieht neben der einfachen Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens in der hohen Belastbarkeit des Füllgutes infolge seiner gröik-ren Oberfläche im Verhältnis zum konventionellen Füllgut von 40 bis 80 mm Korngröße.

Eine besondere Ausführungsform des Feinkorntropfkörpers besteht darin, daß der Behälterboden zu seiner Mitte hin nach unten geneigt ist und daß über der durch die Neigung des Behälterbodens gebildeten Vertiefung ein im Querschnitt dachförmiger Aufbau mit Luftaustrittsöffnungen für die Druckluftumwälzung vorgesehen ist.

Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters an der Innenseite der äußeren Umfassungswand rostartige Schlammabzugsflächen angeordnet sind, oder daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters den gesamten Querschnitt desselben erfassende, mit Rosten versehene Schlammabzugsleitungen angeordnet sind.

in der Zeichnung sind Ausführungsformen des Feinkorntropfkörpers gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Feinkorntropfkörper für kleinere Wassermengen im Vertikalschnitt nach der Linie A-A in Fig. 2, links im Zustand des Betriebes, rechts im Zustand der Entschlammung,

Fig. 2 den Feinkorntropfkörper nach Fig. 1 in der Draufsicht,

F i g. 3 einen Feinkorntropfkörper für größere Wassermengen im Vertikalschnitt nach der Linie B-B in Fig. 4, links im Zustand des Betriebes, rechts im Zustand der Entschlammung und

Fig. 4 den Feintropfkörper in Ansicht von oben nach der Schnittlinie CDEF in Fig. 3.

Gemäß F i g. 1 und 2 weist der Feinkorntropfkörper einen Behälterboden 1 auf, der nach der Mitte zu in Form eines flachen Trichters geneigt ist. Im mittleren Bereich di ■- Behälterbodens 1 ist eine Abfiußkammer 2 angeordnet, in welche eine Abflußleitung 3 für das gereinigte Abwasser, eine Druckluftleitung 4 zur Erzielung eines hohen Wasserdruckes von 3 -τ- 4 m und eine Gebläseleitung S für niedrigen Druck von 20 -r- 40 cm Wasserdruck einmünden. Die Abflußkammer 2 besitzt einen im Querschnitt dachförmigen Aufbau 6 oberhalb des Behälterbodens 1, Durchtrittsöffnungen 7 und im oberen Bereich Luftaustrittsöffnungen 8. Abgedeckt ist der Behälterboden 1 mit einem Bodenrost 9, dessen Durchgangsöffnungen so bemessen sind, daß der Wasser- und Luftdurcngang gewährleistet ist, das darauf lagernde Füllgut 10 jedoch nicht durchrutscht. Mit dem Behälterboden 1 fest und wasserdicht verbunden ist die äußere Umfassungswand 11 des Tropfkörperbehälters, die in ihrem oberen Teil einen Auflagersteg 12 besitzt, in welchem ein Drehverteiler 13 drehbar gelagert ist. In diesen Drehverteiler 13 mündet eine Zuflußleitung 14, durch welche das zu reinigende, mechanisch vorgereinigte Abwasser zufließt. In den Tropfkörperbehälter ist das Füllgut 10 eingebaut, und zwar, wie die linke Hälfte der Fig. 1 zeigt, bis zu einer Höhe, die mit Abstand unterhalb des Drehverteilers 13 liegt. Das Füllgut 10 besteht aus feinkörnigem, vorzugsweise kugeligem oder aus kurzen dünnen Röhrchen, ähnlich den Raschigringen, geformten Kunststoff-Material, dessen snryifisriipi; rif-wicht "''γΊτ\^ο€τ ist als das des Wassers, das also im Wasser schwimmt, abwasserbeständig und abriebfest ist. Der Korndurchmesser des feinkörnigen Füllgutes 10 beträgt unter 6 mm.

Etwn im mittleren Bereich des Füllgutes 10 ist eine lotrechte, rostartige Schlammabzugsfläche 15 einge-

baut, die ähnlich wie der Bodenrost 9 mit derartigen Durchgangsöffnungen versehen ist, daß das Schlammwassergemisch, jedoch nicht das Füllgut hindurchtreten kann. Die Schlammabzugsfläche 15 ist auf der Innenseite der äußeren Umfassungswand 11 als eine Art Kreisring angesetzt und wird durch eine abschließbare Entschlammungsleitung 16 entwässert.

Die Reinigung des Abwassers vollzieht sich etwa wie folgt: Der Tropfkörperbehälter wird bis etwa 0,5 m unterhalb des Drehverteilers 13 mit Füllgut 10 aufgefüllt. Daraufhin wird die Abflußleitung 3 geöffnet. Sie ist außerhalb des Tropfkörperbehälters durch eine als U-Rohr ausgebildete Schlaufe gegen Luftüberdruck von etwa 50 cm und dadurch gegen Austritt der Gebläseluft geschützt. Durch die Gebläseleitung 5 wird Luft über ein einfaches Zentrifugalgebläse in die Abflußkammer 2 gedrückt. Von hier aus verteilt sich die Luft zwischen Behälterboden 1 und Bodenrosi 9 und den Luftaustrittsöffnungen 8 des dachartigen Aufbaues 6 über die ganze Grundfläche des Füllgutes 10 und wird so durch das Füllgut 10 hindurchgedrückt.

Alsdann wird die Zuflußleitung 14 für mechanisch gereinigtes Abwasser geöffnet und das zufließende Wasser über den Drehverteiler 13 auf das Füllgut 10 gleichmäßig verteilt. Im Gegenstrom mit der aufsteigenden Luft rieselt das Abwasser durch das Füllgut 10, gelangt über den Bodenrost 9 in die Abflußkammer 2 und über die Abflußleitung 3 aus dem Tropfkörperbehälter und wird in einen Vorfluter abgeleitet. Beim Durchgang des Abwassers und bei Vorhandensein von Luft überziehen sich die einzelnen Körner des Füllgutes 10 zunächst mit einer feinen Silhaut, auf welcher sich in wenigen Tagen Mikroorganismen und auch Ausfällungen aus dem zugeführten Rohabwasser aufbauen. Dadurch wird das Abwasser so weit gereinigt, daß es klar, schlammfrei und von gelösten, zur Fäulnis neigenden Stoffen befreit zum Abfluß kommt.

Die Zwischenräume des Füllgutes 10 werden durch den Aufbau von Schlamm und Mikroorganismen immer enger, so daß der Durchgang nach mehreren Tagen sowohl für die Luft als auch für das von oben kommende Wasser immer geringer wird. Es kommt dann zu einer Pfutzenbildung und das Abwasser tritt nicht mehr über den gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilt durch den Feinkorn tropfkörper.

Bevor dieser Zustand eintritt, wird der aufgebaute Schlamm durch Bewegen des Füllgutes von den Füügutkörnern gelöst und abgezogen. Dies geschieht in der Weise, daß der gesamte vom Füllgut 10 während der Betriebszeit eingenommene Raum, wie er auf der linken Seite der Fi g. 1 dargestellt ist, mit Wasser aufgefüllt wird. Das Wasser wird entweder aus der mechanischen Vorreinigung entnommen oder bei zwei oder mehreren nebeneinanderstehenden Feinkorntropfkörpern aus einem der Abflüsse entnomnicr.. Während des Auffüllens des Tropfkörperbehälters werden die Schieber aller in die Abflußkainmer 2 führenden Leitungen geschlossen. Beim Auffüllen des Tropfkörperbehälters steigt nun das Füllgut 10 aus seiner auf der linken Seite der Fig. 1 ersichtlichen Betriebslage durch Aufschwimmen in die auf der rechten Seite der F ig. 1 ersichtliche Lage. Durch das Aufschwimmen des Füllgutes 10 bildet sich zwischen dem Bodenrost 9 und dem Füllgut 10 ein mit Abwasser gefüllter Raum, während die Zwischenräume des Füllgutes sich ebenfalls bis beinahe in voller Höhe mit dem zugeführten Abwasser auffüllen, bis letzteres durch die Entschlammungsleitung 16 in den Zufluß zur mechanischen Vorreinigung abfließt. Alsdann wird ein Kompressor eingeschaltet, der Luft über die Druckluftleitung 4 mit einem größeren Druck in die Abflußkammer 2 drückt, als es dem Widerstand der aufgefüllten Wassersäule entspricht. Die Druckluft tritt nun durch die Luftaustrittsöffnungen 8 des dachartigen Aufbaues 6 in den unteren mit Abwasser gefüllten Raum des Tropfkörperbehälters und dann in das Füllgut 10 und durchströmt dieses.

ίο Damit wird die Wassersäule einschließlich des Füllgutes 10 im Bereich oberhalb der Luftaustrittsöffnungen 8 durch die im Aufsteigen befindlichen Luftblasen ein geringeres Gewicht haben als das spezifische Gewicht des Füllgutes in dem anderen Bereich, und so

»5 kommt es zu einer Umwälzung. Das Füllgut 10 steigt nun mittig nach oben, und seitlich bewegt es sich wieder nach unten. Bei diesem Kreislauf wird die Menge des über die Zuflußleitung 14 und den Drehverteiler 13 zugeführten Abwassers durch die Entschlammungsleitung 16 abgeführt. Schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit ist der größte Teil des sich in den Zwischenräumen des Füllgutes 10 aufgespeicherten Schlammes gelöst und über die rostartige Schlammabzugsfläche 15 und die Entschlammungsleitung 16 zum

»5 Zufluß der mechanischen Vorreinigung abgeleitet.

Alsdann wird die Abflußleitung 3 wieder geöffnet, und das Wasser, welches noch verhältnismäßig viel Schlamm enthält, wird dem Zufluß zur mechanischen Vorreinigung zurückgeführt, bis der gesamte Tropfkörperbehälter einschließlich der Abflußkammer 2 von Abwasser entleert sind. Aisdann wird der Kompressor wieder abgestellt und vom Gebläse Luft über die Gebläseleitung 5 dem Füllgut 10 zugeführt, und der Vorgang beginnt nun wieder von neuem. Schon nach kurzer Zeit wird der Abfluß des Feinkorntropfkörpers wieder klar und wird nun vom Zufluß der mechanischen Reinigung getrennt und bis in den Vorfluter abgeleitet.

Erfahrungsgemäß braucht der sich in Betrieb befindliche Feinkorntropfkörper mehrere Tage, bis er wieder gespült werden muß. Die Spülung selbst dauert etwa eine Stunde.

In den Fig 3 und 4 ist ein Feinkorntropfkörper zur Reinigung größerer Abwassermengen dargestellt.

Er besteht im Prinzip aus den gleichen Elementen wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte Feinkorntropfkörper. Mit Rücksicht auf den größeren Durchmesser und die notwendige größere Kontrolle ist die Abflußkammer 2 begehbar eingerichtet und darüber ein begeh· barer Mittelschacht 20 angeordnet, in welchem sicr die Zuflußleitung 14 und die Lagerung des Drehver teilers 13 befinden. Infolge des größeren Behälterbo dens 1 ist der dachartige Aufbau 6 als zwischen de Abflußkammer 2 und der äußeren Umfassungswam 11 befindlicher Ring ausgebildet, in welchem das Ab wasser abfließt und von welchem aus sowohl die Ge bläseluft über die Gebläseleitung 5 als auch dii Druckluft zum L'mspülen einmünden. Die Entnahnn des Schlammabwassergemisches erfolgt nun entwede über in das aufgespülte Füllgut 10 reichende oval Roste 15' oder über mit Rosten versehene Schlamm abzugsleitungen 15", die über die Entschlammungs leitung 16" dem Zufluß der mechanischen Vorreini gung zugeführt werden. An Stelle der Schiammar zugsleitungcn 15" kann auch eine sternförmig Leitung vorgesehen sein. Die Schlammabfuhr bei de Entnahme über die Roste 15' kann durch Mammui pumpenwirkungodef ähnliches über eine Rohrleituri

17, einen Abflußring 18 und eine Abflußleitung 19 vorgenommen werden.

Der Betrieb gestaltet sich genauso wie für die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Der besseren Übersicht wegen ist auch wieder in der F i g. 3 auf der linken Seite der Feinkorntropfkörper im normalen Betriebszustand und in der gleichen Figur auf der rechten Seite der im Entschlammungszustand befindliche Feinkorntropfkörper dar-

gestelli;.

Der Feinkorntropfkörper wird sich besonders dort vorzüglich eignen, wo es sich um sehr hohe Konzentrationen und Verschmutzungsgrade des zu reinigenden Abwassers handelt. Durch die Vergrößerung der Oberfläche des Füllgutes wird bei theoretisch gleicher Tropf körperhöhe ein wesentlich größerer Prozentsatz der Reinigungswirkung gegenüber einem vergleichsweise gleich hohen üblichen Tropfkörper erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers, bei dem die Durchrieselung des über das künstlich durchlüftete, aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehende Füllgut gleichmäßig verteilten, mechanisch vorgereinigten Abwassers durch das Füllgut hindurch zeitbegrenzt so lange vorgenommen wird, bis das Abwasser die Oberflächen des Füllgutes mit Schlamm und Mikroorganismen mehr und mehr überzogen und der Luftdurchgang infolge des Zuwachsens der Zwischenräume des Füllgutes sich mehr und mehr verringert hat, dann dem Füllgut durch Umwälzen der größte Teil des überflüssigen Schlammes entzogen und anschließend wieder die sich wiederholende zeiibegrenzte Durchrieselung des Füllgutes mit Abwasser vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daü ein abriebfestes Füllgut mit einem spezifischen Gewicht, das geringer ist als das von Wasser, verwendet wird und das zwecks Umwälzung und Spülung des Füllgutes der Feinkorntropfkörper mit Wasser aufgefüllt, dann das aufgestaute Wasser und Füllgut innerhalb des Feinkorntropfkörpers durch eingeblasene Druckluft umgewälzt und dabei aus dem entstehenden Gemisch von aufgestautem Spulwasser, Füllgut und Schlamm letzterer abgezogen wird und danach das Spülwasser abgelassen wird.

2. Feinkorntropf korper zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehenden Füllgut, mit einem Drehverteiler zur gleichmäßigen Verteilung des mechanisch vorgereinigten Abwassers über dem Füllgut und einer Ableiteinrichtung für das durch das Füllgut hindurchgerieselte, gereinigte Abwasser sowie mit einer Einrichtung zur künstlichen Durchlüftung des Füllgutes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfkörperbeha'.ter wasserdicht ausgebildet ist und das in ihm befindliche Füllgut (10) abriebfest isi und ein spezifisch geringeres Gewicht als Wasser aufweist und daß der Feinkorntropfkörper mit Einrichtungen zu seiner Auffüllung mit Wasser, zur Umwälzung des Gemisches aus aufgestautem Wasser, Füllgut (10) und Schlamm innerhalb des Tropfenkörpers sowie mit Abzugseinrichtungen für den überflüssigen Schlamm und das Spülwasser versehen ist.

3. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (1) zu seiner Mitte hin nach unten geneigt ist und daß über der durch die Neigung des Behälterbodens (1) gebildeten Vertiefung ein im Querschnitt dachförmiger Aufbau (6) mit Luftaustrittsoffnungcii (8) für die Druckluftumwälzung vorgesehen ist.

4. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Tropfkörperbehälters an der Innenseite der äußeren Umfassungswand (11) rostartige Schlammabzugsflächcn (15) angeordnet sind.

5. Feinkorntropfkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Hereich des Tropfkörperbehälters den gesamten )uerschnitt desselben erfassende, mit Rosten versehene Schlainniabzugsleitungen (15") angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers, bei dem die Durchrieselung des über das künstlich durchlüftete, aus einem Korn von unter 6 mm Durchmesser bestehende Füllgut gleichmäßig verteilten, mechanisch vorgertinigten Abwassers durch das Füllgut hindurch zeitbegrenzt so lange vorgenommen wird, bis das Abwasser die Oberflächen des Füllgutes mit Schlamm und Mikroorganismen mehr und mehr überzogen und der Luftdurchgang infolge des. Zuwachsens der Zwischenräume des Füllgutes sich mehr und mehr verringert hat, dann dem Füllgut durch Umwälzen der größte Teil des überflüssigen Schlammes entzogen und anschlie ßend wieder die sich wiederholende begrenzte Durchrieselung des Füllgutes mit Abwasser vorgenommen wird.

Die Erfindung betrifft des weiteren einen Feinkorntropfkörper zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist durch das Buch »Entwicklung neuer Wege zur biologischen Abwasserreinigung« von A.A. Schreiber, Verlag R. Oldenburg, München und Berlin, 1940, Seiten 53 bis 79 bekanntgeworden.

Bei diesem Verfahren wurde in einem Feinkorntropfkörper ein feinkörniges Füllgut mit einer Korngröße von etwa 2,5 bis 10 mm verwendet.

Mit diesen Feinkornfüllungen konnte die Belastbarkeit, d.h. die Reinigungswirkung eines Feinkorntropfkörpers, durch Anwendung des in dem genannten Buch beschriebenen Umwälzverfahrens wesentlich verbessert werden. Das Füllgut wurde dabei entweder gemäß Seite 54 von Hand gewaschen, während es bei den größeren Anlagen, z. B. gemäß Seite 63, durch Druckluft und Wasser mit Hilfe einer Mammutpumpe umgepumpt und dabei gewaschen wurde. Auf diesem Wege wurde aus dem Füllgut-Wasserschlammgemisch der Schlamm ausgeschieden und dann das Füllgut wiedi-r in sauberem Zustand zur Abwasserreinigung im Feinkorntropfkörper weiterbenutzt.

Mit diesem bekannten Verfahren wurden, wie schon angedeutet, sehr gute Reinigungsergebnisse erzielt. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens entstanden jedoch erhebliche Schwierigkeiten.

4.5 Dies beruht darauf, daß als Füllgutmaterial verhältnismäßig schwere und harte Werkstoffe, wie Grauwacke, Bimskies, Schlacke (Seiten 56, 57 und 64 des genannten Buches), verwendet wurden, was bei der Durchführung des erwähnten Umwälzverfahrens dazu führte, daß ein hoher Verschleiß bezüglich des Füllgutes und sämtlicher Teile, mit denen das Füllgut in Berührung kommt, wie Rohrleitungen usw., entstand. Dieser Verschleiß war nicht vertretbar, weshalb das in dem genannten Buch beschriebene Verfahren sehr bald aufgegeben und nicht mehr weilerbetrieben worden ist.

Hier setzt nun die Erfindung ein, welcher die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mittels eines Feinkorntropfkörpers von hoher Reinigungswirkung zu schaffen, wie es aus der genannten Liieraturstelle bekannt ist, bei dem das Füllgut von überflüssigem Sehlamm befreit wird, ohne daß dasselbe aus dem Feinkorntropfkörper abgezogen und danach wiederum aufgespült werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß ein abriebfestes Füllgut mit einem spezifischen Gewicht, das geringer ist als das