DE2151575A1

DE2151575A1 - Belebtschlammprozess und zugehoerige Klaeranlage

Info

Publication number: DE2151575A1
Application number: DE19712151575
Authority: DE
Inventors: Pennington Grover Byron; Maughan Robert Franklin; Plettner Richard Maxwell; Smart Iv David Oliver
Original assignee: BIO SYSTEMS Inc
Current assignee: BIO SYSTEMS Inc
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1971-10-16
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2111491A5; CH547236A; CA947443A; AU3371971A; AU463488B2; US3709363A

Description

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Firma BiO₂ SYSTEMS INC., Kansas City, Missouri/USA

Belebtschlammprozess und zugehörige Kläranlage

Die Erfindung betrifft einen Belebtschlammprozess, bei welchem eine Auflockerungszone und eine Klärzone zur Behandlung eines Abfallfeststoffe und -flüssigkeiten enthaltenden Abwasser-Gemisches gebildet werden und das Abwasser der Auflockerungszone zugeführt wird sowie eine Kläranlage, welche für die Durchführung dieses Prozesses geeignet ist.

Im Hinblick auf das wachsende Bestreben, in Vorstädten oder auf den Lande zu leben, muß die Beseitigung von Abwässern als wesentlicher Beitrag zur Umweltverschmutzung angesehen werden. In den Bereichen, in denen gemeindliche Klärsysteme nicht vorhanden sind, wird normalerweise rohes Abwasser aus einem Gebäude, z. B. einem Wohnhaus, einem Faulbehälter oder einer Senkgrube zugeführt, in denen die Abfallstoffe nur teilweise durch anaerobe Aufschliessung abgebaut werden. Während dieses Vorganges entstehen schädliche und offensive Gase, die, falls sie in die Atmosphäre austreten, zu einer

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Umweltverschmutzung beitragen. In ähnlicher Weise bilden die Festkörper und Flüssigkeiten, welche aus einem Faulbehälter oder einer Senkgrube, üblicherweise in Kanäle od.dgl., austreten, Verunreinigungen 'für den Boden und das Grundwasser.

Auf dem Gebiet der Sanitärtechnik, welches sich mit der Abwasserbehandlung befasst, ist bekannt, dass der Einfluss der Abwasserbeseitigung hinsichtlich der Verschmutzung von Luft, Boden und Wasser erheblich reduziert werden kann, falls das Verfahren des aeroben Abbaues angewandt wird. Ein bestimmtes derartiges Verfahren ist als Belebtschlammprozess bekannt. Bei diesem Prozess wird eine Auflockerungszone verwendet, in welche rohes Abwasser eingeleitet und dort kontinuierlich umgewälzt wird. Luft, die in dieser Auflocke rungszone zugeführt und in dem Schlamm verteilt wird, gibt den lebenerhaltenden Sauerstoff für aerobe Mikroorganismen, die die organischen Abfälle bzw. Abfallstoffe in die Endprodukte der Oxydation, nämlich Kohlendioxid und Wasser, umwandeln. Ein Teil des in der Auflockerungszone befindlichen Gemisches wird kontinuierlich einer Absetzoder Klärzone zugeführt, in der die Feststoffe das Bestreben haben, sich am Boden abzusetzen. Der Schlamm am Boden des Klärapparates wird dann wieder in den Auflockerungsapparat zurückgeführt. Behandelte Flüssigkeit, die nahe der Oberseite von dem Klärapparat abgezogen wird, wird dann

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einer entspreeilenden Beseitigungs- bzw. Behandlungseinrichtung zugeführt.

Obwohl der Belebtschlammprozess äusserst wirksam hinsichtlich des Abbaues organischer Abfallstoffe und der Verminderung einer Umweltverschmutzung ist, so sind doch mit diesem Prozess Probleme hinsichtlich der Durchführung verbunden, was dazu geführt hat, dass der Prozess zwar bei grossen Anlagen durchgeführt wurde, jedoch bisher noch nicht mit Erfolg für die Abwasserbehandlung im kleinen Rahmen eingesetzt wurde.

Ein Hindernis für die Verwendung einer Abwasser-Behandlungsanlage der erwähnten Art liegt in dem Energieverbrauch. Es wird manchmal eine von einem Motor angetriebene Bewegungseinrichtung verwendet, um das Gemisch innerhalb des Auflockerung sapparat es zu bewegen und umzuwälzen. Weiterhin ist eine Pumpe zur Rückführung des Schlammes vom Boden des Klärapparates zum Auflockerungsapparat erforderlich. In ähnlicher Weise, kann, falls eine Abstreif- bzw. Abschöpfeinrichtung verwendet wird, eine Pumpe notwendig werden, um das abgenommene Material in die Auflockerungszone zurückzuführen. Weiterhin ist ein Luftkompressor erforderlich, welcher dem Auflockerungsapparat ausreichende Luftmengen zuführt, um den für die Mikroorganismen erforderlichen Sauerstoff zu liefern. All diese, für den Belebtschlammprozess typischen Einheiten haben einen gewissen

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Energieverbrauch, welcher zu den durchschnittlichen Betriebskosten der Anlage nicht unerheblich beiträgt.

Weiterhin ist es nicht ungewöhnlich, dass sich oben auf dem Klärapparat ein Kuchen oder eine Kruste aus Festkörpern, normalerweise Schaum genannt, bildet. Da dies die Leistungsfähigkeit der Anlage beeinträchtigt, ist eine häufige Nachschau durch das Bedienungspersonal erforderlich, um möglichst rasch eine Ansammlung von derartigen Stoffen in der Klärzone festzustellen und zu beseitigen und so den kontinuierlichen Betrieb der Anlage aufrecht zu erhalten. In ähnlicher Weise kann eine Schaumbildung an der Flüssigkeitsoberfläche in dem Auflockerungsapparat das Arbeiten durch Blockieren des zulaufenden Abwassers und Behinderung der Wirkung der Mikroorganismen beeinträchtigen. Eine Schaumbildung an der Oberfläche der Klärzone kann das einwandfreie Arbeiten von Schaum-Überwachungseinrichtungen behindern. Infolgedessen ist Aufsichtspersonal zur Peststellung und Beseitigung derartiger Zustände und auch zur Durchführung von Routine-Wartungsarbeiten erforderlich. Obwohl die sich bei Verwendung des Belebtschlammprozesses ergebenden Vorzüge den Einsatz von Überwachungspersonal bei grosser Leistung bzw. entsprechend grossen Anlagen rechtfertigt, kann man sich kaum vorstellen, dass der Besitzer eines Einfamilienhauses oder eines Wohnhauses sehr über eine Anlage in seinem Garten erfreut wäre, welche eine derartige Wartung und Aufmerksamkeit erfordert.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Belebtschlammprozess derart zu gestalten, dass er insbesondere für Kläranlagen geringerer Leistung geeignet ist. Weiter soll mit der Erfindung eine zur Durchführung dieses Prozesses besonders günstige Kläranlage angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, den eingangs erwähnten Belebtschlammprozess derart durchzuführen, dass zwischen den beiden Zonen ein kontinuierlicher Austauschstrom des Abwasser-Gemisches mit einer täglichen Fördermenge von etwa 2000 bis 5000 % basierend auf dem Volumen der Auflockerungszone· erzeugt wird. Ein Belebtschlammprozess, bei dem Umwälzmengen bzw. -geschwindigkeiten verwendet werden, die wesentlich höher sind als bisher als praktisch durchführbar angenommen wurde, hilft zusätzlich, Lebensdauer und Wirksamkeit der Anlage zu erhöhen.

Insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemässen Belebtschlammprozesses wird nach der Erfindung weiter vorgeschlagen, eine Kläranlage zu verwenden mit einer ersten und einer zwei-? ten Kammer zur Aufnahme eines Gemisches aus Abfall-Feststoffen und -Flüssigkeiten, mit einer Einlaufleitung zur Zuführung . rohen Abwassers zur ersten Kammer, einer Verbindungsleitung zwischen den beiden Kammern zur Erzeugung einer Mischungsströmung sowie mit einer mit der zweiten Kammer verbundenen Ablaufleitung zur Ableitung der behandelten Flüssigkeit, welche

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sich dadurch auszeichnet, dass die beiden Kammern durch zwei das Gemisch von der zweiten Kammer in die erste Kammer zurückführende Umwälzleitungen verbunden sind, wobei das Einlassende der ersten Umwälzleiturig nahe dem Boden der zweiten Kammer angeordnet ist und die zweite Umwälzleitung eine Einlasskante aufweist, die auf einem Niveau gerade unterhalb des Einlaufniveaus der Ablaufleitung liegt sowie zur Rückführung von Gemisch von nahe dessen Oberfläche in der zweiten Kammer zur" ersten Kammer dient.

Bevorzugt weist die Anlage eine Lufthub-Anordnung auf, welche eine Strömung der abzuschöpfenden Stoffe und eine Rücklaufströmung des Schlammes von dem Klärapparat zum Auflockerungsapparat bewirkt. Zusätzlich zu der Tatsache, dass hierdurch früher erforderliche Umwälzpumpen entfallen können, bietet die Gashub-Anordnung einen weiteren Vorteil dadurch, dass die gesamte Luft, die zur Erzeugung der Umwälzströmung eingesetzt wird, schliesslich in den Auflockerungsapparat austritt, wo infolgedessen das in ihm enthaltene Gemisch heftig umgewälzt und ausreichend Sauerstoff für die aeroben Mikroorganismen zugeführt wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Kläranlage anhand der Zeichnung. Es zeigen:

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Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kläranlage gemäss der Erfindung;

Figur 2 einen Teilschnitt nach Linie 2-2 in Figur 1 j

Figur 3 einen Schnitt durch Teile des Klärapparates nach Linie 3-3 Figur 1 und

Figur 4- vergrössert und schematisch die Beziehung zwischen den oberen Abschnitten der Abschöpfeinrichtung und der Ablaufleitungen.

In Figur 1 ist ein Schnitt durch eine vollständige Kläranlage gezeigt, welche unterhalb der Erdoberfläche 10 installiert ist. Wie weiter unten im einzelnen noch beschrieben werden wird, weist diese Anlage einen Auflockerungsapparat 11 (links) und einen Klärapparat 12 (rechts in Figur 1) auf, die durch eine gemeinsame Trennwand 13 voneinander getrennt sind.

Der Auflockerungsbehälter 11 ist von einer vorderden Seitenwand 11a und einer rückwärtigen Seitenwand 11b gebildet, die beide im wesentlichen eben sind und etwa die Form eines unregelmässigen Achteckes haben. Eine vertikale Endwand 11c und die gemeinsame Trennwand 13 sind mit den Seitenwänden 11a und 11b verbunden, wie dies auch mit den Deck- und Bodenwänden 11d bzw. 11e der Fall ist. Obere geneigte Wandabschnitte 11f und untere geneigte Wandabschnitte 11g verbinden Deck-

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und Bodenwand 11d bzw. 11e, vertikale Endwand 11c, gemeinsame Trennwand 13 und die Seitenwände 11a und 11b, wodurch der gesamte Auflockerungsbehalter 11 entsteht.

Eine Abwasser-Einlaufleitung 14, von der nur ein Teil gezeigt ist, kommt von dem üblichen Installationssystem eines Hauses oder einer sonstigen Quelle und ist mit dem horizontalen Schenkel 15a eines einen Bogen aufweisenden T-Stückes 15 oberhalb der Deckwand 11d des Auflockerungstanks 11 verbunden. Das untere Ende 15b des T-Stückes 15 ist mit einem Rohrstutzen verbunden, der die Deckwand 11d des Auflockerungsapparates durchsetzt und diesem das rohe Abwasser zuführt. Das obere Ende 15c des T-Stückes 15 ragt über die Erdoberfläche 10 hinaus und ist von einem "abnehmbaren Deckel 15d verschlossen, der als Entnahmestelle für Proben dient,: an der Proben des Inhalts des Behälters 11 entnommen und analysiert werden können. Mit der Deckfläche 11d des Auflockerungsbehälters 11 ist ausserdem ein Belüftungsrohr I7 verbunden, welches ebenfalls über die Erdoberfläche 10 hochragt. Falls es erwünscht ist, kann in vielen Fällen die Kläranlage über das Installationssystem belüftet werden, in welchem Falle das getrennte Belüftungsrohr 17 nicht erforderlich ist.

Der Klärbehälter 12 weist unregelmässige Form auf. Der obere Teil hat etwa die Form einer Kiste bzw. Schachtel und erstreckt sich bis zur Erdoberfläche 10, wo er von einem Deckel

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12a verschlossen ist, der einen Zugang zum Inneren des Klärbehälters 12 ermöglicht. Dieser obere Abschnitt des Klärbehälters 12 weist etwa vertikale Vorder- und Rückwände 12b bzw. 12c und vertikale Endwände.12d und 12e auf. Die dem Auflockerungsbehälter 11 benachbarte Seitenwand 12d ist eine nach oben gerichtete Verlängerung der gemeinsamen Trennwand zwischen dem Auflockerungsbehälter 11 und dem Klärbehälter 12. Der mittlere Teil des Klärbehälters 12 wird ebenfalls von den vertikalen Vorder- und Rückwänden 12b und 12c umschlossen. Weiterhin ist er von der gemeinsamen Trennwand 13 und einer nach innen geneigten Endwand 12f umgrenzt. Der unterste Abschnitt des Klärapparates 12 hat etwa Trichterform mit nach innen geneigten Vorder- und Rückwänden 12g und 12h, nach innen geneigten Endwänden 12i und 12j einer Bodenwand 12k, die im wesentlichen parallel zu dem Boden 11e des Auflockerungsapparates 11 verläuft. Die einzelnen

sind
Wände einstückig ausgebildet oder miteinander verbunden, um

so ein behälterartiges Gebilde zu erzeugen.

Die Auflockerungskammer 11 und die Klärkammer 12 sind über ein Paar rohrförmiger Leitungen 18 verbunden, welche eine Strömung von Gemisch aus dem Auflockerungsbehälter zum Klärbehälter ermöglichen. Jede Verbindungsleitung 18 verläuft unter einem Winkel zu der gemeinsamen Trennwand 13 und erstreckt sich unter einem gewissen Winkel nach oben in die Auflockerungskammer 11.

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Innerhalb des oberen Teils der Klärkammer 12 ist ein Rohrstutzen 19a angeordnet, welcher mit einem 90°-Bogen 19b verbunden ist und als Ablauf leitung 19 zum Austritt der behandelten Flüssigkeit aus der Kläranlage dient. Die Ablaufleitung 19 durchsetzt die vertikale Wand 12e und ist mit einer ausseren. Abführleitung 20 verbunden, von der nur ein kleines Stück gezeigt ist. Die Abführleitung 20 kann ihrerseits mit Kanälen, einem Rasenbewasserungssystem oder anderen üblichen Behandlungseinrichtungen verbunden sein.

Innerhalb der Klärkammer 12 ist vertikal ausgerichtet ein Standrohr oder eine Abschöpfeinrichtung 21 angeordnet, deren unteres Ende mit dem Ende 22a eines eine Abzweigung aufweisenden T-Stückes über eine U-Kupplung 23 verbunden ist. Das obere Ende 22b des T-Stückes 22 ist seinerseits mit dem unteren vertikalen Ende 24a einer 45°-Abzweigung 24 verbunden. Der etwa horizontale Schenkel 22c des vertikalen T-Stückes ist an eine Pressluftleitung 25 angeschlossen, welche innerhalb der Klärkammer 12 verläuft.

Das untere, abgewinkelte Ende 24b der 45°-Abzweigung 24 ist mit einem nach unten gebogenen 45°-Bogen 26 verbunden, an den wiederum ein Verlängerungsstutzen 27 zur Bildung einer Einlassöffnung für den in die Auflockerungskammer 11 zurückzuführenden Schlamm angeschlossen ist. Das obere, abgewinkelte

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Ende 24c der 4-5°-Abzweigung 24- ist über eine Verlängerung 28 mit einem 4-5 -Bogen 29 verbunden, der wiederum durch die gemeinsame Trennwand 13 hindurch mit einem nach oben gekehrten 4-5 -Bogen JO in Verbindung steht, der innerhalb der Auflockerungskammer 11 angeordnet ist. Im Bedarfsfalle können ein 90°-Bogen oder ein Bogen in Verbindung mit einem Füllstück anstelle des 4-5°-Bogens 30 verwendet werden, um die Wirksamkeit des LufthebeTs zu vergrössern.

Im oberen Abschnitt der Klärkammer 12 befindet sich ein an der Rückwand 12c zwischen den Endwänden 12d und 12e montierter Träger J1. Der Träger 31 trägt einen Luftkompressor 32, der mit der Druckluftleitung 25 verbunden ist· Ausserdem können in dem Klärapparat 12 auch entsprechende elektrische Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) zur Energieversorgung des Kompressors 32 montiert sein.

Wie Figur 4- zeigt, ist der Rohrstutzen 19a der Ablaufleitung 19 mit einem kreisförmigen Kragen 19c versehen. Eine zylindrische Schaumsperre 19d ist am oberen Ende des Stutzens 19a befestigt. In Längsrichtung gesehen erstreckt sich die Sperre 19d bis über und unter das obere Ende des Stutzens 19a. Hinsichtlich der radialen Abmessungen besitzt die Sperre 19d grösseren Durchmesser als der Stutzen 19a, um so einen Ringraum zwischen der Sperre 19d und dem Stutzen 19a zu bilden,

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ist jedoch von kleinerem Durchmesser als der Kragen 19c.

Die Abschöpfeinrichtung bzw. das Abschöpfrohr 21 weist an ihrem oberen Ende einen länglichen Schlitz 21a auf. Wie Figur 4- zeigt, reicht das obere Ende des Abschöpfrohres 21 bis oberhalb des oberen Ende des AblaufStutzens 19a» wobei sich der Schlitz 21a gerade bis unterhalb des oberen Endes des Stutzens 19a der Ablaufleitung erstreckt. Diese Beziehung wird anhand der unterbrochenen, horizontalen und mit R bezeichneten Bezugslinie deutlich und ist von wesentlicher Bedeutung, um eine zuverlässige Abschöpfung während Zeiten zu erreichen, in denen die Strömung gering ist oder die Anlage gefüllt wird. Da sich die Einlasskante (unteres Ende des Schlitzes 21a) der Abschöpfeinrichtung 21 unterhalb der Einlasskante (umlaufende Lippe des Stutzens 19a) der Ablaufleitung 19 befindet, wird eine kontinuierliche Abschöpfung bzw. Abscheidung erreicht, sogar dann, wenn keine behandelten Materialen aus dem Klärapparat abgegeben werden. In diesem Zusammenhang ist das Abschöpfrohr 21 mit einem verstellbaren Verlängerungsstück 21b ausgestattet, so dass die jeweils richtige Höhe des Abschöpfrohres 21 gegenüber der Ablaufleitung 19 leicht während des Aufbaus der Anlage eingestellt bzw. erreicht werden kann.

Die Abschöpfeinrichtung 21 ist ausserdem mit einer Entschäumleitung 21d ausgestattet, die mit der Luftleitung 25 verbun-

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den ist und deren Ausstossende sich unterhalb des Schlitzes 21a und oberhalb des Flüssigkeiten!veaus in der Abschöpfleitung 21 befindet.

Im oberen Abschnitt der Klärkammer 12 ist an der Endwand 12d eine Stütze 33 befestigt, welche einen Motor 34 mit einer verlängerten Abtriebswelle 34a trägt. Auf der Welle 34a ist ein Reinigungsarm 34b montiert, welcher durch den Schlitz 21a in der Abschöpfleitung 21 rotiert. Auf der Welle 34a ist ausserdem eine Schaufel 34c befestigt, welche neben der Abschöpfleitung 21 rotiert. Der Arm 34b dient dazu, den Schlitz 21a zu reinigen und irgendwelche angeschwemmten Feststoffe, die sich im Schlitz 21a ansammeln können, aufzubrechen und zu beseitigen. Die Schaufel 34c dient zur Erzeugung einer leichten Strömung entlang des Schlitzes 21a, um so eine Ansammlung von Schwebstoffen in diesem zu verhindern und ein elliptisches Strömungsbild an der Flüssigkeitsoberfläche in dem Klärapparat 12 zu erzeugen. Der Arm 34b ist S-förmig, wodurch ein Selbstreinigungs- oder Abstreifeffekt bei Austreten aus dem Flüssigkeitsgemisch entsteht und ein Verhaken oder dergleichen an der Abschöpfleitung 21 bei Passieren des Schlitzes 21a verhindert wird. Die Schaufel 34c ist gegebenenfalls ebenfalls S-förmig, um auch hier einen Selbstreinigungseffekt beim Austreten der einzelnen Schaufelflächen aus der Flüssigkeit zu erzeugen.

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Wenn nun angenommen wird, dass die Anlage arbeitet, so wird das Flüssigkeitsniveau innerhalb der Auflockerungskammer annähernd das in Figur 1 mit 35 bezeichnete sein. Umgewälztes Material bzw. Gemisch von Druckluft aus der Klärkammer 12 wird in die Auf locke rung skammer 11 durch den 4-5°-Bogen 30 ausgestossen und die rasch aufsteigenden Luftblasen erzeugen ein im wesentlichen kreisförmiges Strömungsbild, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. Die Achteckform der Auflockerungskammer 11 hilft ebenfalls, dieses kreisförmige ßtrömungsbild aufrecht zu erhalten. Die Flüssigkeitsoberfläche 35a oberhalb des Rückführbogens 30 ist ein Bereich grosser Turbulenz und· die Einlaufleitung 16 ist oberhalb dieses Bereichs angeordnet, so dass einlaufendes Abwasser nicht durch Schaumbildung zurückgehalten sondern gleichzeitig in die Strömung in dem Auflockerungsbehälter 11 eingezogen wird.

Es ist zu bemerken, dass die Einlaufenden der Verbindungsleitungen 18 nahe dem Umfang der Kreisströmung angeordnet sind. Wenn das Gemisch zirkuliert, so haben die kleinen, leichten Feststoffe das Bestreben, nahe demZentrum der Kreisströmung zu bleiben, während die grösseren Partikel zur Aussenseite des Strömungsbildes geschleudert werden und ausreichende Energie besitzen, dass sie über den Einlass der Verbindungsleitungen 18 bewegt werden. Deshalb enthält Flüssigkeit, die durch die Verbindungsleitungen 18 in die Klär-

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kammer 12 fliesst, nur Festkörper, welche hinsichtlich ihrer Grosse klassifiziert sind.

Da tatsächlich einige Feststoffe in die Klärkammer 12 eintreten, ist es erforderlich, einen allgemeinen Ruhezustand für das Schlammgemisch zu erzeugen, bei dem die Festkörper das Bestreben haben, sich am Boden abzusetzen, so dass klare Flüssigkeit im oberen Bereich der Klärkammer 12 bleibt. Zu diesem Zweck verwenden viele Klärapparate gemäss dem Stand der Technik einen trichterförmigen Behälter anstelle des Zwischenteils gemäss der Erfindung, welcher von der Vorder- und Rückwand 12b bzw.· 12c, der Trennwand 13 und der geneigten Endwand 12f gebildet ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine trichterförmige Ausbildung, bei der alle vier Seitenwände nach innen zusammenlaufen, ein hohes Mass an Verdichtung der Feststoffe bewirkt, was häufig zu einer Verstopfung der Pumpen und ähnlichen Fehlfunktionen führt. Aus diesem Grunde ist bei der erfindungsgemässen Anlage der Zwischenabschnitt der Klärkammer 12 mit nur einer nach innen geneigten Wand 12f ausgestattet, um so die Verdichtungserscheinung erheblich zu vermindern. Nur der untere Abschnitt der Kammer 12 ist trichterförmig ausgebildet, um dadurch den Schlamm zu der Rückführöffnung 27 hinzuleiten. Die Austritt senden der Verbindungsleitungen 18 sind auf das untere Ende des Zwischenabschnittes und auf den trichterförmigen

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Abschnitt der Kammer 12 hin gerichtet, wodurch Feststoffansammlungen (bekannt als Schlammdecke) zerstört und ausserdem dazu beigetragen wird, eine Verdichtung der Feststoffe zu verhindern.

Nicht alle Feststoffe haben jedoch das Bestreben, sich am Boden der Klärkammer 12 abzusetzen. Einige Feststoffe, die nachfolgend "Schwebstoffe" genannt werden sollen, haben das Bestreben, zur Oberseite der Kammer 12 vorzudringen. Da es erwünscht ist, zu verhindern, dass derartige Schwebstoffe mit der ablaufenden Flüssigkeit ausströmen, sind der Kragen 19c und die Schaumsperre 19d an der Ablaufleitung 19 befestigt. Wie bereits erwähnt, hat der Kragen 19c grösseren Durchmesser als die Schaumsperre 19d, so dass Schwebstoffe, falls sie zur Oberfläche 36 gelangen, an der Unterseite des Kragens 19c anstossen und sich, falls sie über den Kragen 19c nach oben gelangen, an der Aussenseite der Schaumsperre 19d befinden. In ähnlicher Weise werden an der Oberfläche befindliche Schwebstoffe von der Ablauf leitung 19 durch die Sperre 19d abgehalten. Es sei an dieser Stelle Jedoch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich andere Gebilde die überflutete, von dem Kragen 19c gebildete Sperre und die Oberflächensperre 19d ersetzen können.

Um die Bildung von Schaum an der Klärkammer-Oberfläche 36 zu verhindern, ist es notwendig, alle schwebenden Stoffe in

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den Auflockerungsapparat 11 zum weiteren Abbau zurückzuführen. Diesem Zweck dient die Absaugleitung bzw. -einrichtung 21. Der Keinigungsarm 34b rotiert kontinuierlich durch den Schlitz 21a, um Feststoffansammlungen zu zerstören und ein Verlegen des Schlitzes 21a zu verhindern. Die Schaufel 34-c dient ebenfalls diesem Zweck, indem sie eine Oberflächenströmung entlang des Schlitzes 21a erzeugt und zur Ausbildung eines oberflächlichen Strömungsbildes an der Oberfläche 36 der Klärkammer 11 führt, wodurch die Schwebstoffe in Bewegung gehalten und ihre Ansammlung rund um die Absaugeinrichtung 21 verhindert wird. Wie Figur 2 zeigt, ist die Ablaufleitung 19 in einer Ecke des Klärapparates 12 angeordnet, so dass sie nicht in unangebrachter Weise die durch die Schaufel 34c erzeugte Oberflächenströmung stört.

Schaum- oder Gasblasen können unter bestimmten Verfahrensbedingungen an der Oberfläche des Klärapparates auftreten und eine "Dampfsperre" der Absaugeinrichtung 21 bewirken. Das Austrittsende des Entschäumers 21c ist unterhalb des Schlitzes 21a und oberhalb der "Flüssigkeitsoberf lache in dem Absaugrohr 21 gelegen, so dass von dem Entschäumer 21c zugeführte Luft eine Ansammlung von Schaum in der Leitung 21 zerstört und verhindert.

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Die von dem Kompressor 32 über die Leitung 25 gelieferte Druckluft bewirkt bzw. erzeugt die gesamte Hauptzirkulation innerhalb der Anlage. Wenn die Luft der oben beschriebenen Eohranordnung in dem Unterteil des Klärapparates 12 zugeführt wird, so führt sie zwei unterschiedliche Lufthubfunktionen aus. Einerseits wird die Luft dem T-Stück 22 zugeführt. und erzeugt einen Lufthub, welcher Gemisch durch die Absaugröhre 21 zieht. Da die Luft dem abgesaugten Material eine gewisse Geschwindigkeit verleiht, bewegen sich dann Luft und Gemisch durch die Abzweigung 24 und erzeugen so einen zweiten Lufthub, der Schlamm durch die Eückströmöffnung 27 saugt. Die verteilte Luft, das abgesaugte Gemisch und der Schlamm fliessen dann durch die Verlängerung 28 und den Bogen 29 und treten durch, den Bogen 30 in die Auflockerungskammer 11 aus. Die Energie, mit der das umgewälzte Gemisch in die Auflockerungakammer 11 ausgestqssen wird, bewirkt weiter, dass sich die Luft über das gesamte Gemisch verteilt und die kreisförmige Strömung innerhalb des Auflockerungsapparates 11 erzeugt.

Da sowohl die Auflockerungskammer 11 als auch die Klärkammer im wesentlichen unter Atmosphärendruck stehen, sind die "B¹IUssigkeitsniveaus 35 und 36 in beiden Behältern annähernd gleich. Infolgedessen wird dann, wenn Material aus der Klärkammer 12 zurückgeführt wird, was normalerweise zu einer Ab-

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Senkung des Flüssigkeitsniveaus 36 in der Klärkammer 12 und einer Anhebung des Flüssigkeitsniveaus 35 in der Auflockerungskammer 11 führen würde, durch den Flüssigkeitsdruck in der Auflockerungskammer 11 das Material veranlasst, durch die Verbindungsleitungen 18 zu der Klärkammer 12 zurückzufliessen, um so -wieder ein Gleichgewicht herzustellen. Die Anlage arbeitet daher im wesentlichen ständig in einem Gleichgewichtszustand, obwohl die Zuführung von rohem Abwasser über die Leitung 14 intermittierend erfolgt. Ein Zulauf von Abwasser führt dazu, dass eine ähnliche Menge behandelter Produkte durch die Auslaufleitung 19 ausgestossen wird.

Es hat sich herausgestellt, dass Arbeitsweise und Wirksamkeit des Belebtschlammprozesses beachtlich verbessert werden, wenn die Umwälzung zwischen der Klärkammer 12 und der Auflockerungskammer 11 auf Mengen erhöht wird, die wesentlich höher sind als die Mengen, die bisher als in der Praxis anwendbar angesehen wurden. Anlagen, welche den Belebtschlammprozess benutzen, arbeiten normalerweise mit einer Umwälzrate zwischen 50 und 200 %. Diese Angabe ist auf vorliegendem Fachgebiet bekannt als die tägliche Fördermenge basierend auf dem Volumen der Auflockerungskammer und kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden:

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Umwälzrate # = 144 000 ^{c R}

wobei R das Umwälzvolumen (beispielsweise in Litern) pro Minute und V das Volumen der Auflookerungskammer (ebenfalls in Litern) angeben. Ausgehend von dieser Grundlage wurde eine Verbesserung der Ergebnisse bereits bei einer Umwälzrate über 1 000 io gefunden. Vorzugsweise werden Umwälzraten, von 2 000 bis 5 000 i» verwendet. Wenn man von einer Umwälzrate von etwa 67 l/ min und einem Volumen der Auflookerungskammer von etwa 2 400 1 ausgeht, so ergibt sioh neoh vorstehender Gleiohung eine Umwälzrate von angenähert 4 000 $>, die also in dem bevorzugten Bereioh liegt.

Zur Veranschaulichung der vorstehenden Prinzipien soll nachfolgend das Verfahren und die Ausbildung einer Kläranlage diskutiert werden, welche für ein Einfamilienhaus oder dergleichen bestimmt ist.

Zur Bestimmung der Grosse der Anlage wird nach einem Standardwert angenommen, dass in dem Haus 6 Personen wohnen, von denen jede täglich etwa 400 1 Abfallstoffe an die Anlage abgibt, die etwa 250 g BOD^ je Person und Tag enthalten. BODc ist eine in angelsächsischen Ländern geläufige Abkürzung für ^wfive-day bioohemical oxygen demand" (Bioohemisoher Sauerstoffbedarf in fünf

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!Tagen), ein standartisiertes Untersuchungsverfahren für die Abwasser-Stärke, das auf der Sauerstoffmenge basiert, welche zur biologischen Oxydation der in dem Abwasser enthaltenen organischen Materialien erforderlich ist.

Aufgrund dieser Basis wird die Auflockerungskammer etwa für einen Inhalt von 2 400 1 und die Klärkammer mit einem Inhalt von etwa 720 1 ausgelegt, was eine Verweilzeit von 24 Stunden in der Auflockerungskammer und eine solche von 6 Stunden in der Klärkammer ergibt, so dass man eine gesamte Abbauzeit für die Stoffe innerhalb der Anlage von 30 Stunden beiLNennbelastung

erreicht.

Λ t t

Der Kompressor ist so bemessen, dass er bei normalen Arbeitsbedingungen etwa 250 1 Luft pro Minute-liefert, was einem Überschuss von ca. 900 ρ (2 pounds) gelösten Sauerstoffes pro Tag entspricht. Dieser luftstrom bewirkt eine Umwälzrate von 4000 i> die, wie bereits erwähnt, innerhalb des bevorzugten Bereichs des erfindungsgemässen Belebtsohlammprozesses liegt*

Was den Aufbau der Behälter anbelangt, so bestehen sie aus 12-gauge-Stahl, der mit einem entsprechenden Kunstharz zurKorrosionsverhinderung beschichtet ist. Die Einlaufleitung ist beispielsweise ein 4 " -Rohr,· die Ablauf leitung ein 2 ^H -Rohr. Von den Rohrleitungen innerhalb der Anlage haben die Verbin-

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dungsleitungen 18 einen Durohmesser von 2 1/2. " , die Belüftungsleitung 25 ist eine 3/4 " ~ "Leitung, die Abschöpfleitung ist eine 1 1/2 " - leitung und die SdiLammrückführ- und die übrigen Leitungen sind 2 ^M -Rohre.

Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es ist jedoch zu erwähnen, dass im Hinblick auf

* die grosse Zahl von bereits in Benutzung befindlichen Faulbehälternder Wunsch bestehen kann, eine wirkungsvollere Kläranlage zu besitzen, um so gegen das Problem,der Umweltverschmutzung vorzugehen, wobei jedoch keine Bereitschaft besteht, den bereits vorhandenen Faulbehälter zu beseitigen. In vielen derartigen Fällen ist es durohaus möglioh, den vorhandenen Paulbehälter anstelle des vorstehend beschriebenen Auflockerungsbehälters zu verwenden und - bei geringfügigen Änderungen am Faulbehälter - die Klärkammer 12 entsprechend der Beschreibung zu

^ installieren. Neben dem tatsächlichen Einbau der Klärkammer 12 wären als Veränderungen für den Faulbehälter der Einbau der Verbindungsleitungen 18 und die Anbringung von Fittings, beispielsweise des Austrittsbogens 30, erforderlich. Auf diese Weise kann ein vorhandener Faulbehälter, welcher vorher naqh dem anaeroben Verfahren arbeitete, in einen Behälter zur Durchführung des wirkungsvolleren Belebtsohlammprozesses umgebaut werden.

In ähnlicher Weise können einige Faulbehälter ausreichenden In-

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haltes so abgeändert werden, dass sie sowohl als Auflockerungskammer als auch als Klärkammer dienen können. Bei einer derartigen Abwandlung wäre es erforderlioh, den vorhandenen Behälter zu unterteilen und dadurch zwei getrennte Kammern zu sohaffen, sowie das vorstehend beschriebene Rohrleitungs- und Luftzufuhr» system zu installieren·

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Claims

Patent- (Schutz-) Ansprüche

1.) Belebtschlammprozess, bei welchem eine Auflookerungszone und eine Klärzone zur Behandlung eines Abfallfeststoffe, und -flüssigkeiten enthaltenden Abwassergemisohes gebildet werden und das Abwasser der Auflokkerungszone zugeführt wird, daduroh gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Zonen, ein kontinuierlicher Austausohstrom des Abwasser-Gemisches mit einer täglichen Fördermenge von etwa 2 000 bis 5 000 $> basierend auf dem Volumen der Auflookerungszone erzeugt wird.

2. Prozess nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierliche Austauschstrom des Abwasser-Gemisches durch Zufuhr eines Stromes von verdiohteter Luft zu der Auflookerungszone erzeugt wird, wobei der Lüftstrom eine Rüoklaufströmung von dem Klärapparat zum Auflockerungsapparat bewirkt.

3. Kläranlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer ersten und zweiten Kammer zur Aufnahme eines Gemisohee aus Abfallfeststoffen und -flüssigkeiten, mit einer Einlaufleitung zur Zufüh-

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rung rohen Abwassers zur ersten Kammer,-einer Verbindungsleitung zwischen den beiden Kammern zur Erzeugung einer Mischungsströmung sowie mit einer, mit der zweiten Kammer verbundenen Ablaufleitung zur Ableitung der behandelten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (11, 12) duroh zwei das Gemlsoh von der zweiten Kammer (12) in die erste Kammer (11) zurückführende Umwälzleitungen (26, 21) verbunden sind, wobei das Einlassende (27) der ersten Umwälzleitung (26) nahe dem Boden der zweiten Kammer (12) angeordnet ist und die zweite Umwälzleitung (21) eine Einlasskante (21a) aufweist, die auf einem Niveau gerade unterhalb des Einlaufniveaus der Ablaufleitung (19) liegt sowie zur Rüokführung von Gemisch von nahe dessen Oberfläche (R) in der zweiten Kammer (12) zur ersten Kammer (11) dient.

4. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umwälzleitung (21) mit der ersten Umwälzleitung (26) verbunden ist und beide Leitungen einen gemeinsamen Auslass (30) in die erste Kammer (11) aufweisen.

5. Anlage naoh Anspruoh 3 oder 4, gekennzeichnet duroh einen komprimiertes, SauerstofEnthaltendes Gas liefernden

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Kompressor (32) zur Erzeugung einer Gemisoh-Strömung durch die beiden Umwälzleitungen (26, 21) von der zweiten Kammer (12) zur ersten Kammer (11) und infolgedessen einer Gemisoh-Strömung duroh die Verbindungsleitung (18) von der ersten Kammer (11) zur zweiten Kammer (12).

6. Anlage naoh Anspruch 4 oder 5, daduroh gekennzeichnet, dass eine von dem Kompressor (32) kommende Gasleitung

(25) mit der zweiten Umwälzleitung (21) zur Erzeugung einesLufthubs in dieser verbunden ist, und dass die beiden Umwälzleitungen (26, 21) derart miteinander in Verbindung stehen, dass infolge der Gemisch-Strömung von der zweiten Umwälzleitung (21) zur ersten Umwälzleitung

(26) ein zweiterLufthub in dieser entsteht.

7. Anlage naoh einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, daduroh gekennzeichnet, dass die Ablaufleitung (29) eine nahe der Oberfläche (R) des Gemisohs in der zweiten Kammer (12) angeordnete Einlasskante aufweist, dass eine Oberflächensperre (19d) vorgesehen ist, welcher ausserhalb der Einlasskante angeordnet ist und einen Strömungsdurohlass zwisohen ihr und der Kante bildet, während sie gleichzeitig verhindert, dass ein Pestkörperstrom an der Gemieoh-Otoerfläche zu der Einlasskante ge-

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langt, und dass schliesslioh eine überflutete Sperre (19o) vorgesehen ist, welche unterhalb des Strömungs- - durchlasses zwischen der Einlasskante und der Oberflächensperre (19d)gelegen ist und verhindert, dass an die Oberfläche des Gemische steigende Pestkörper zu dem Strömungsdurohlass (19) gelangen.

8. Anlage naoh einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine kontinuierlich arbeitende Reinigungsvorrichtung (34b) zum Abräumen von Abfallfeststoffen, welche zur Verhinderung eines Verlegene Abfallfeststoffe abräumt, welohe die Einlasskant· (21a) der zweiten Umwälzleitung (21) blockieren.

9. Anlage naoh Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung einen um eine horizontale Welle (34a) oberhalb der Einlasskante (21a.) der zweiten Umwälzleitung (21) rotierenden Arm (34b) aufweist, wobei die Einlasskante einen Schlitz (21a) in der Rotationsebene des Armes (34b) aufweist und der Arm während seiner Drehbewegung diese Sohlitz passiert.

10. Anlage naoh Anspruoh 8 und 9, daduroh gekennatiohntt,

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dass eine kontinuierlich rotierende Schaufel (34c) zur Erzeugung einer Strömung an der Oberfläche des Gemisohes in der zweiten Kammer (12) vorgesehen ist, welche von der den Arm (34b) tragenden Welle (34a) angetrieben ist.

11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch eine Gas-Zuführleitung (21c), welche mit der zweiten Umwälzleitung (21) unterhalb deren Einlasskante (21a) zur Verhinderung einer Schaumansammlung in der zweiten TJmwälzleitung verbunden ist.

12. Anlage naoh einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzleitungen (26, 21) einen Auslauf (30) aufweisen, welcher nahe einer Seitenwand der ersten Kammer (11) zur Erzeugung eines Grashub-Strömungsbildes in der ersten Kammer angeordnet ist, und dass die Verbindungsleitung (18) zwischen der ersten Kammer (11) und zweiten Kammer (12) eine Einlassöffnung nahe dem Umfang des Strömungsbildes des Gemisches in der ersten Kammer (11) zur grössenmässigen Klassifizierung von durch die Verbindungsleitung in die zweite Kammer (12) gelangenden Peststoffen aufweist.

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