DE2125983B2 - Biologische Abwasserreinigungsanlage, insbesondere für organisch hochbelastete Abwässer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Abwasserreinigungsanlage, insbesondere zur Reinigung organisch ho hoch belasteter Abwasser, die mehrere unmittelbar hintereinander geschaltete Belebungsbecken aufweist.

Die Reinigung organisch hoch belasteter Abwässer ist deswegen besonders schwierig, da zur Erreichung der vorgeschriebenen Qualität des Ablaufwassers tr> oftmals Reinigungsleistungen von über 99% erforderlich sind. Derartig hohe Reinigungsleistungen können jedoch mit den üblichen einstufigen biologischen Kläranlagen nicht erreicht werden, da deren Abbauleistungen im allgemeinen bei etwa 90 bis 95% liegen. Für die Reinigung organisch hoch belasteter Abwasser sind bisher mehrstufige Anlagen verwendet worden, die praktisch aus mehreren, untereinander gleichartigen Anlagen bestehen, die hintereinander geschaltet werden und demzufolge auch ein Mehrfaches an Kosten, Platzbedarf und Wartung gegenüber einer einstufigen Anlage erfordern. Eine bekannte zweistufige Anlage besteht beispielsweise aus einem ersten Belebungsbekken und einem diesem zugeordneten ersten Nachklärungsbecken, wohingegen die nachgeschaltete zweite Stufe ein zweites Belebungsbecken und ein zweites Nachklärungsbecken umfaßt Gegenüber einer unter gleichen Bedingungen einstufig betriebenen Anlage kann zwar das erste Belebungsbecken einer derartigen zweistufigen Anlage kleiner bemessen werden, da von dem zweiten Belebungsbecken der zweiten Stufe ein Teil der erforderlichen Abbauleistung übernommen wird. -Hingegen muß das erste Nachklärungsbecken einer zweistufigen Anlage jedoch annähernd gleich bemessen werden, wie bei einer einstufigen Anlage. Gleiches gilt für das zweite Nachklärungsbecken der zweiten Stufe, da die hydraulische Belastung in beiden Fällen gleich und diese für die Bemessung der Nachklärung maßgebend ist.

Es sind auch bereits Kläranlagen mit unmittelbar hintereinander geschalteten Belebungsbecken, denen anschließend eine Nachklärung nachgeschaltet ist, bekanntgeworden. Bei diesen Anlagen ist zwar der Platzbedarf geringer, es entsteht jedoch nicht der Effekt wie bei einer zweistufigen Anlage, da sich in allen Becken ein gleichartiges Schlamm-Wasser-Gemisch heranbildet Bei einer derartigen Anordnung ergibt sich zwar eine gleichbleibendere Verweilzeit des Abwassers im Belebungsteil als bei einem einzelnen runden Belebungsbecken, der Verfahrensablauf entspricht jedoch dem einer einstufigen Anlage und ergibt, in Abhängigkeit von der Abwasserzusammensetzung, nicht die Reinigungsleistung einer zweistufigen Anlage.

Ebenfalls sind Abwasserreinigungsanlagen bekannt, die in einstufiger Betriebsweise nach dem sogenannten Aufstauverfahren arbeiten. Der Betrieb erfolgt hierbei in zwei wechselnden Perioden. In der ersten Periode wird das Abwasser durch Schließen der Ablauföffnung aufgestaut und gleichzeitig belüftet. In der zweiten Periode erfolgt das Absetzen des Schlammes und das anschließende Abpumpen des überstehenden Klarwassers. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß während der Dauer der zweiten Periode das Abwasser entweder in einem separaten Behälter bis zum Beginn der Phase 1 gespeichert werden muß, oder daß das Abwasser, falls es gleich in die Anlage eingeleitet wird, infolge Kurzschlußströmung teilweise in den Ablauf gelangt. Aus diesem Grund werden diese Anlagen oftmals auch parallel geschaltet was wiederum zu erheblich höherem apparativen Aufbau führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine biologische Abwasserreinigungsanlage mit mehreren unmittelbar hintereinander geschalteten Belebungskammern oder -becken unter Wahrung eines geringen Platzbedarfs so auszubilden, daß die Reinigungsleistung verbessert wird. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die hintereinander geschalteten Belebungsbekken mit einer intermittierenden Belüftung versehen werden, welche in bestimmten Intervallen zu- bzw. abgeschaltet wird.

Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß ein

Zeitschaltwerk vorgesehen ist, durch welches in festgelegten Intervallen ein zur Luftförderang in die Belebungsbecken dienendes Gebläse eingeschaltet wird. Durch diese Anordnung findet in jedem Belebungsbecken ein Absetzvorgang statt, solange die Belüftung abgeschaltet ist Bei dieser Verfahrensführung wird erreicht daß während der Absetzphase eintretendes Abwasser in Becken 1 ein von Belebtschlamm befreites Abwasser in Becken 2, 3 usw. überfließt da das überlaufende Wasser von der Oberfläche abgezogen wird. Der Abfluß vom letzten Belebungsbecken wird derart gesteuert, daß dieser nur während der letzten Phase des Absetzvorganges erfolgt Das geklärte Abwasser wird hierbei ebenfalls von der Oberfläche abgezogen. Durch Einbau einer Tauchwand kann erreicht werden, daß evtl. auftretende Schwimmstoffe zurückgehalten werden. Es ist jedoch auch möglich, daß den Belebungsbecken ein bekanntes Nachklärbecken nachgeschaltet wird. In diesem Fall kann das Abwasser kontinuierlich abflieden. Bei der beschriebenen Betriebsweise ergibt sich der Effekt einer mehrstufigen Betriebsweise. Eine Anlage mit vier hintereinander geschalteten Belebungskammern oder Becken und einer Belüftungs- und Absetzperiode von jeweils 50% entspricht etwa einer zweistufigen Anlage. Bei Nachschaltung eines Nachklärbeckens ergibt sich entsprechend eine dreistufige Anlage. Der Verlust der Belebtschlammsubstanz in den einzelnen Becken während der Belüftungsphase kann durch entsprechende Steuerung der Schlammrückführung aus den letzten Belebungsbecken oder dem Nachklärbecken in die anderen Belebungskammern oder -becken ausgeglichen werden. Durch die Hintereinanderschaltung von mehreren Belebungskammern oder -becken wird eine annähernd gleichmäßige Verweilzeit erreicht so daß Kurzschlußströmungen verhindert werden.

Eine weitere Möglichkeit der Verfahrensführung ergibt sich dadurch, daß der Überlauf von Belebungskammer oder -becken 1 in Belebungskammer oder -becken 2 nur während des Stillstands des Belüfters erfolgt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Pumpe kurze Zeit nach Beendigung des Belüftungsvorgangs eingeschaltet wird und diese von der Oberfläche des Beckens 1 das vom Schlamm befreite Abwasser in Becken 2 pumpt. Dadurch erfolgt v> automatisch ein Überlauf in Becken 2, 3, 4 usw. Bei dieser Betriebsweise wird erreicht, daß praktisch jedes Belebungsbecken auch einer Belebungsstufe entspricht. Beispielsweise entspricht eine Anlage mit vier hintereinander geschalteten Belebungsbecken einer vierstufigen >o Anlage, bei Nachschaltung eines Nachklärbeckens einer 5stufigen Anlage.

Die Bedienung und Wartung der Reinigungsanlage kann noch weiter erleichtert und vereinfacht werden, wenn in weiterer Ausgestaltung ein beispielsweise mit y, einem Sauerstoffmeßgerät zusammenarbeitender, automatischer Regler vorgesehen ist, welcher die Dauer und die Intensität der Belüftung bestimmt. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß eine automatisch arbeitende Abzugsvorrichtung für den mi Überschußschlamm vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung vorteilhafterweise den Schlammspiegel mittels eines Trübungsmessers kontrolliert. Die Hintereinanderschaltung der einzelnen Belebungsbecken kann beispielsweise dadurch geschehen, daß ein Becken in »> mehrere Kammern aufgeteilt wird. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die hintereinander geschalteten Belebungsbecken jeweils als Rundbecken ausgestaltet sind, wobei vorzugsweise diese Belebungsbecken und das Nachklärbecken aus Betonfertigteilen bestehen können. Aus konstruktiven, statischen, verfahrenstechnischen und nicht zuletzt auch aus Kostengründen weist diese Konzeption erhebliche Vorteile auf.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfühningsbeispieles näher beschrieben und erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine biologische Abwasserreinigungsanlage in ihrem vertikalen Längsschnitt

Die dargestellte Abwasserreinigungsanlage ist zur Reinigung organisch hoch belasteten Abwässern bestimmt weiche hier über eine Zulaufleitung 10 zugeführt werden. Die Zulaufleitung 10 mündet in das erste von vier miteinander durch Überlaufrohre verbundenen Belebungsbecken 16,17,18 und 19. Die Behälter 23 sind aus Betonfertigteilen hergestellt und auf ein für alle Becken gemeinsames, durchgehendes Fundament aus Ortbeton aufgesetzt Das letzte Belebungsbecken 19 enthält eine Ablaufrinne 27, die das gereinigte Abwasser durch die Ablaufleitung 28 ableitet Der Zulauf 20 von Belebungsbecken 3 zu Belebungsbecken 4 wird unter die Oberfläche geleitet damit während der Absetzphase keine Kurzschlußströmüng zum Ablauf entstehen kann.

Damit die für die biochemischen Vorgänge wichtige Bildung von aeroben Bakterien und anderen Mikroorganismen stark gefördert werden kann, ist in den Belebungsbecken 16—19 je ein Belüftungsrohr 30 nahe des Bodens angeordnet Jedes dieser Belüftungsrohre hat zahlreiche über seine Länge verteilt angeordnete Luftaustrittsdüsen. Jedes Belüftungsrohr steht über ein zugehöriges Zentralrohr 32 mit einem zur Luftförderung in die Belebungsbecken und das Sammelbecken dienenden Gebläse in Verbindung, das jedoch der Übersichtlichkeit der Darstellung wegen in der Zeichnung nicht, dargestellt ist

Wie bereits eingangs beschrieben, ist die Belüftung als Intervallbelüftung vorgesehen. Die Anlage enthält ein in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Zeitschaltwerk, das beispielsweise für jeweils 10 Minuten das Gebläse einschaltet und dadurch die Belüftung bewirkt und für weitere 20 Minuten das Gebläse abgeschaltet hält Durch diese Verfahrensführung erreicht man, daß das Abwasser sich mehrfach vom Schlamm, der zurückgehalten wird, trennt, so daß die Wirkung einer mehrstufigen Anlage entsteht. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Bildung der Belebtschlammflocken durch die sich mehrfach wiederholenden Absetzvorgänge sehr stark begünstigt wird. Dadurch wird erreicht, daß die sich im Abwasser befindlichen kolloidal gelösten organischen Stoffe optimal entfernt werden.

In den Ablauf 28 ist ein regelbares Ventil 99 eingebaut, das so gesteuert wird, daß die Ablaufleitung während des Belüftungsintervalls und des ersten Teils der Absetzphase geschlossen ist.

F i g. 2 zeigt eine biologische Abwasserreinigungsanlage mit regulierbarem Überlauf vom errten Belebungsbecken 16 in das zweite Belebungsbecken 17.

Bei dieser Art der Ausführung wird über eine Pumpe IS durch die Schlammansaugleitung 14 das Abwasser von der Oberfläche über einen Schwimmer 98 abgezogen. Die Steuerung der Pumpe erfolgt so, daß diese das vom Schlamm befreite Abwasser aus Belebungsbecken 16 in das Belebungsbecken 17 nur während des Eintritts der Absetzphase abpumpt Außerdem wird die Pumpe zusätzlich über eine Schwimmersteuerung geschaltet, so daß im Belebungs-

becken 16 die Wasserspiegelhöhe der Belebungsbecken 17, 18 und 19 nicht wesentlich unterschritten wird. Durch diese Steuerung wird erreicht, daß jeweils von Becken zu Becken nur vom Belebtschlamm befreites Abwasser übertritt. Es ergibt sich also bei n-Becken eine η-stufige Betriebsweise. Die Verfahrensweise kann noch dadurch verbessert werden, daß in den Belebungsbekken, wie in Becken 18 angedeutet, eine Trennwand 97 mit einer oder mehreren Durchlauföffnungen 96 im unteren Bereich eingebaut wird.

Bei dieser Betriebsweise kann ein Schieber am Ablauf entfallen, da Abwasser nur dann zum Ablauf gelangen kann, wenn die Pumpe 15 Abwasser vom Belebungsbekken 16 in das Belebungsbecken 17 fördert.

F i g. 3 zeigt eine biologische Abwasserreinigungsanlage analog der in F i g. 2 beschriebenen, mit dem Unterschied, daß hier noch zusätzlich ein Nachklärbekken 22 nachgeschaltet ist.

F i g. 4 zeigt diese Anlage in der Ansicht von oben.

Die nachgeschaltete Nachklärung hat den Vorteil, daß in der letzten Stufe eine längere Absetzzeit als in den einzelnen Belebungsbecken gewährleistet ist, da in diesen Becken keine Belüftung erfolgt. Der sich in der unteren Zone des Beckens absetzende Schlamm wird als Rücklaufschlamm mit einer Pumpe 95 zurückgefördert. Die Verteilung in die einzelnen Becken ist mittels Schieber 94, 93, 92 regulierbar, so daß die richtige Schlammrückführungsmenge für jedes einzelne Becken eingestellt werden kann. Bei dieser Betriebsweise ist bei /!-Belebungsbecken eine π+1-stufige Verfahrensweise gegeben. Einer der wesentlichen Vorteile, welche die wahlweise Rückführung des Belebtschlammes in eines der Belebungsbecken 16—19 mit sich bringt, besteht darin, daß die Klärwirkung auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn überraschend Abwasser, das die Biologie in den Belebungsbecken stört, eingeleitet wird. In diesem Fall kann dann die Schlammrückführung in das Becken 16 oder auch in das Becken 17 abgesperrt werden, so daß eine Vergiftung des Rücklaufschlamme unterbleibt. Es stirbt dann lediglich der Belebtschlamn im Becken 16 oder auch im Becken 17 ab, während de größte Teil des Belebtschlammes in der Anlage erhaltei bleibt. Durch die dosierte Weiterleitung des Abwasser von Becken 16 und 17 in Becken 18 und 19 ist dann di< Gefahr für die Vergiftung des weiteren Abwassers sehi stark herabgemindert.

Wenn beispielsweise bei einem Betrieb mit einen

ίο stoßweisen Abwasseranfall mit hohem pH-Wert ge rechnet werden kann, dann erfolgt von vornherein keine Einleitung von Rücklaufschlamm in das Becken 16. Dei Rücklaufschlamm wird dann nur in die Becken 17,18, Ii geleitet. Bei dieser Betriebsweise wird sich zwar mit dei Zeit in Becken 16 Belebtschlamm bilden, beim Einleiter von Abwasser mit hohem pH-Wert ist es jedoch möglich, daß dieser abstirbt. Während dieser Zeit würde dann das Becken 16 lediglich als Vorbelüftungsbecker dienen. Da das Einblasen von Luft die Absenkung de; pH-Wertes bewirkt, ergibt sich auch in diesem Becker eine gewisse Neutralisation, so daß durch die dosierte Zuführung in das Belebungsbecken 17 und durch die Neutralisationswirkung keine Gefahr für den Belebtschlamm in den Becken 17,18 und 19 besteht.

Beim praktisch ausgeführten Beispiel mußte das Abwasser eines mit Kartoffelverarbeitung beschäftigten Betriebes gemäß den behördlichen Anforderunger gereinigt werden. Dieses Abwasser war organisch seht hoch belastet und hatte im Durchschnitt einen BSB5 vor 6500 mg/1. Mit Hilfe einer Abwasserreinigungsanlage der oben im einzelnen beschriebenen Art konnte nach sehr kurzer Einarbeitungszeit volle Leistungsfähigkeil erreicht werden, wobei das gereinigte Abwasser eine sehr gute Durchsichtigkeit aufwies und vollkommen geruchfrei war. Die Untersuchung des gereinigter Abwassers ergab einen BSB5 von 6 mg/1. Dies entsprich! einer Reinigungsleistung von 99,9%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentansprüche:

I. Biologische Abwasserreinigungsanlage, insbesondere zur Reinigung organisch hoch belasteter Abwasser, die mehrere unmittelbar hintereinander geschaltete Belebungsbecken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander geschalteten Belebungsbecken (16,17,18,19) mit einer intermittierenden Belüftung versehen werden, welche in bestimmten Intervallen zu- bzw. abgeschaltet to wird.

Z Reinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Belüftung veränderbar ist

3. Reinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Belüftung in jedem einzelnen Becken unabhängig veränderbar ist

•i. Reinigungsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatischer, mit einem Sauerstoffmeßgerät arbeitender Regler vorgesehen ist, der die Dauer und die Intensität der Belüftung bestimmt

5. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Zufuhr von Abwasser zu den Belebungsbecken oder eines Teiles davon nur während der Absetzphase ermöglicht wird.

6. Biologische Abwasserreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß mindestens 3 Belebungsbecken (16,17, 18) hintereinander geschaltet sind.

7. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem letzten Belebungsbecken ein Nachklärbecken (22) herkömmlicher Bauart nachgeschaltet ist.

8. Reinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufschlamm von der Nachklärung in jedes einzelne Belebungsbecken möglich ist und daß die Regelung mengenveränderbar ist.

9. Abwasserreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander geschalteten Belebungsbecken (16—19) und vorzugsweise auch das Nachklärungsbecken, jeweils als Rundbecken ausgebildet sind.

10. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Anlage eine Vorklärung vorgeschaltet ist.

II. Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß in den einzelnen Belebungsbecken (16—19) eine oder mehrere Trennwände (97) mit Durchlauföffnungen (96) vorgesehen sind.

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