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Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von häuslichen
und industriellen Abwässern nach
dem Belebtschlammverfahren, bei
dem Vorklärbecken, längliche Belüftungsräume sowie Nachklärbecken mit Schlammabscheidung
vom Abwasser durchflossen werden.
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Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (vgl. OS 1 950 787) sind
als Belüftungsräume mehrere hintereinandergeschaltete, senkrecht stehende Rohre
vorgesehen, die von Abwasser mit hoher Geschwindigkeit und mit erheblicher Turbulenz
durchflossen werden. Dabei wird jeder Rohrabschnitt mit konstanter Konzentration
des Abwassers und des Belebtschlammes bei ebenfalls jeweils angeglichener Menge
an Druckluft nacheinander betrieben (vgl. Seite 2, Zeilen 4 bis 7).
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Bei dieser bekannten Vorrichtung wird aber durch den Effekt "Rückvermischung"
von bereits behandeltem Abwasser mit teilweise oder vollkommen neu eintretendem
Abwasser ein großes Belüftungsvolumen benötigt, um den geforderten Abbaugrad des
Abwassers zu erreichen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gewünschten Abbaugrad
des Abwassers in einer Weise zu erreichen, die nicht nur baulich, sondern auch betrieblich
und wirtschaftlich einfacher ist als bisher.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Größe
der Belüftungsräume derart bemessen ist, daß das Verhältnis Länge der Belüftungsräume
gleich oder größer Durchmser ist als der Wert F, so daß das Abwasser die Bel#ftungsräume
praktisch in Pfrop#enströmung (Kolbenströmung) durchfließt, wobei der Wert von Pe
(als Péclet'sche Zahl) zwischen 0,1 und 10 v . d liegt und nach der Formel D abhängig
ist von der Strömungsgeschwindigkeit (v) des Abwassers in den Belüftungsräumen von
dem Durchmesser (d) der Belüftungsräume bzw. deren dem Durchmesser (d) entsprechender
Breite (b) und Höhe (h) bei etwa rechteckigem Querschnitt und von dem die Vermischung
der
Flüssigkeitsteilchen in Richtung der Rohrachsenströmung kennzeichnenden
Dispersions-Koeffizienten (D3.
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Eine derartige Maßnahme ist durch die eingangs genannte bekannte Vorrichtung
weder bekannt noch nahegelegt. Da die Länge der einzelnen Rohre (z. B. 4,5 m) im
Verhältnis zu ihrem Durchmesser (z. B. 1 m) viel zu gering ist, kann in den Rohren
keinesfalls eine Pfropfenströmung auftreten.
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Außerdem ist durch eine ringförmige, nur bis zur halben Höhe Jades
Rohres reichende Scheidewand absichtlich für eine Rückvermischung des durch das
Rohr fließenden Abwassers gesorgt. Man war also bisher der Auffassung, daß es darauf
ankomme,-für eine möglichst gute Rückvermischung des Abwassers in den Belüftungsräumen
wie bei einem Rührkessel zu sorgen.
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Dabei ist unter Rückvermischung eine Durchmischung (Vermischung) bereits
zum Teil abreagierter Völumenelemente mit noch nicht bzw. weniger-abreagierten Volumenelenienten
zu verstehen. Dagegen geht die Erfindung davon aus, daß es darauf ankommt, daß beim
Durchfließen des Abwassers durch die Belüftungsräume praktisch keine, d.h. höchstens
eine geringe Rückvermischung erfolgt. Dies ist möglich durch Anwendung der an sich
aus der Reaktortechnik bekannten Pfropfenströmung.
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Die Anwendung der Pfropfenströmung hat- gegenüber Vorrichtungen, in
welchen mehr oder weniger Rückvermischung auftritt, eine Verringerung des Belüftungsbeckenvolumens
um das 10-20fach, je nach dem erforderlichen Substratabbau, zur Folge.
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Die Verringerung des Belüftungsbeckenvolumens ist die Folge einer
höheren Abbaugeschwindigkeit des Substrat es in einem Becken mit Pfropfenströmung,
da in diesem die mittlere Konzentration höher ist als in einem Becken mit Rückvermischung.
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Die Anordnung der Belüftungsaggregate soll daher so eingerichtet werden,
daß im ersten Teil des Belüftungssystems durch eine genügend große Anzahl von Aggregaten
der Hauptabbau des
Substrates raschest erfolgen kann (mit marx.
Abbaugeschindigkeit), während in den weiteren Teilen des Belüftungssystems der Restabbau
des Abwassers bis zur vollständigen Reinigung vorgenommen wird. Durch diese Anordnung
wird erreicht, daß der erste Abbau des Substrates unter den Bedingungen der marx.
Abbaugeschwindigkeit vor sich geht, wenn dafür gesorgt ist, daß zu allen Zeiten
und an allen Stellen des Belüftungssystems Sauerstoff in gelöster Form im Wasser
in genügender Menge anwesend ist. Ist diese Phase des Substratabbaues beendet, so
erfolgt der Restabbau mit einem gerade genügenden Sauerstoffüberschuß im Abwasser.
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Die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers in allen Teilen des Belüftungssystems
muß jedoch so groß sein, daß ein Absetzen des Schlammes am Boden vermieden wird.
Dies wird erreicht, wenn diese ca. 15 cm/sec. nicht wesentlich unterschreitet.
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Um ein Absitzen des Schlammes zu vermeiden, ist außerdem eine Düsenanordnung
zu wählen, welche den Schlamm vom Boden wegblasen kann. Auch in den Boden eingelassene
Düsen sind hierzu möglich.
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Die Vorrichtung kann ferner so gestaltet werden, daß ein Betrieb unter
erhöhtem Druck erfolgen kann. Dies hat den außer ordentlichen Vorteil, daß im Wasser
eine höhere Sauerstoffkonzentration auftritt, wodurch eine wesentlich erhöhte Substratabbaugeschwindigkeit
bewirkt wird. So kann z*Be die Sauerstoffkonzentration im Wasser, welche bei Normaldruck
und Zimmertemperatur ca. 8 mg/pro Liter O, im S&ttigungszustand beträgt, durch
Erhöhung des Druckes auf 5 Atmosphären auf 40 mg/lt. erhöht werden. Die gleiche
Erhöhung kann erzielt werden, wenn an Stelle von Luft mit reinem Sauerstoff gearbeitet
wird.
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Die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, daß im 1. Teil des Belüftungssystems
unbehandeltes Abwasser zugeführt wird.
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Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß die Substratkonzen tration,
welche im Vergleich zu Systemen, welche Rückvermischung zeigen, schon wesentlich
höher liegt, noch höher gemacht wird, um ein möglichst rasches Bakterienwachstum
zu bewirken und damit die Schlaminkonzentration, welche wesentlich die Geschwindigkeit
des Substratabbaues bewirkt, zu erhöhen.
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Die Vorrichtung kann auch so ausgeführt werden, daß mehrere Belüftungssysteme
nacheinander angeordnet werden. Dies hat den besonderen Vorteil, daß einerseits
die Durchführung der besonders starken Belüftung, wie eben beschrieben, in einem
separaten Becken bzw. Rohr durchgeführt werden kann, andererseits wird dadurch die
Wirkung des Pfropfenströmungsmechanismus noch verbessert. Außerdem ist eine räumliche
Unterteilung der Belüftungssystéme auch für die bauliche Anordnungsweise der Vorrichtung
von Vorteil. Es kann sich auch als vorteilhaft erweisen, Belüftungsbecken, die hintereinander
geschaltet sind, mit verschiedenen Mikroorganismenstämmen zu behandeln, um den Abbau
verschiedener Substrate zu ermöglichen. Um dies zu erreichen, ist es notwendig,
jeweils-ein gesondertes Schlammabsitzbecken nach den Belüftungsbecken anzuordnen
und außerdem die erwähnten Desinfektions- bzw. Sterilisationsbecken zwischen den
Belüftungsräumen vorzusehen, um zu gewährleisten, daß die Mikroorganismenstämme
nicht vermischt werden.
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Es kann sich aber auch als notwendig erweisen, eine Kapazitätserweiterung
der Anlage durch Nebeneinanderschaltung von Belüftungsbecken durchzuführen, Auf
diese Weise wird die Kapazität der Anlage proportional der Zahl der parallel angeordneten
Belüftungsbecken vergrößert.
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Die Belüftungssysteme in länglich rechteckiger bzw. röhrenförmiger
Ausführung sollen bestimmte geometri§che Abmessungsverhältnisse haben. So soll das
Verhältnis der Länge zur Breite bzw. dem Durchmesser in den Grenzen 500 zu 1 bis
30 zu 1 vornehmlich aber im Bereich 50 zu 1 bis 150 zu 1 liegen, d.h. z.B. Rohrdurchmesser
d = 1 m, Rohrlänge L = 50 m. Für Becken mit rechteckigem Querschnitt soll das Verhältnis
der Breite zur Tiefe in den Grenzen 10 zu 1 bis 1 zu 5, vornehmlich jedoch im Bereich
1 zu 1 bis 1 zu 2 liegen. Diese geometrischen Verhältnisse gewährleisten das Eintreten
der erwünschten Pfropfenströmung.
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Die Ubertragung des Sauerstoffes aus der Luft in das Wasser kann durch
den Zusatz von bestimmten chemischen Substanzen, welche eine oberflächenaktive Wirkung
haben, verbessert werden.
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Dies bewirkt eine Verbesserung des Leistungsbedarfes, welcher notwendig
ist, um den zum Abbau des Abwassers benötigten Sauerstoff in das Abwasser zu bringen.
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In manchen Fällen ist es notwendig, um das Wachstum der Bakterien
im ersten Stadium des Wachstums zu befördern, dem Abwasser Zusätze von Stickstoff
oder Phosphat-Verbindungen zuzugeben. Hierdurch kann eine Verbesserung der Substratabbaugeschwindigkeit
erreicht werden.
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Als Belüftungsaggregate können am besten Lochdüsen bzw. Strahldilsenaggregate
einzeln oder in mehrfacher horizontaler oder vertikaler Form angeordnet werden.
Die einzutragende Luft bzw. O, (Sauerstoff) soll das Abwasser in der gewünschten
Richtung bewegen und die Einblasung so erfolgen, daß eine möglichst geringe "Rückvermischung"
auftritt. Dies wird im Prinzip durch horizontal oder vertikal in einer Richtung
parallel angeordnete Belüftungsaggregate bewirkt. Durch das Einblasen von Luft wird
zugleich eine starke Turbulenz hervorgerufen, die eine gute lokale Durchmischung
des Abwassers
mit Luft und eine gute Durchmischung aller Volumenelemente
bewirkt. Damit wird auch vermieden, daß sogenannte "Totzonen", das sind Gebiete
mit Sauerstoffmangel, auftreten, in denen Bakterien bzw. Protozoen absterben. Besonders
Strahldüsen, welche eine innige Durchmischung der Luft mit dem Wasser im Strahlrohr
bewirken, zeichnen sich durch eine höhere Sauerstoffübertragungsleistung von ca.
2 - 3 kg 02/kr h im Vergleich zu üblichen Belüftungsaggregaten aus, welche Sauerstoffübertragungsleistungen
von nur 0,5 - 1,5 kg 0/2/KW h zeigen. Durch die Kombination einer Belu##ftungsbeckenanordnung,
welche Pfro#fenströmung ermöglicht, mit einem Belüftungsaggregat, welches im Vergleich
zu anderen Belúftungsaggregaten, wirtschaftlicher arbeitet, wird im -gesamten ein
besonders wirtschaftlich arbeitendes Abwasserreinigungsverfahren geschaffen, wenn
zusätzlich, wie bereits beschrieben, die optimalten Bakterienwachstumsbedingungen
eingestellt werden können. Die Belüftungsräume können aus Stahl bzw.
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kunststoffbekleidetem Stahl, Beton, Kunststoff bzw. Kunststoff-Faser-Gebilden
oder aus über Sand bzw. Lehm gelegten Kunststoffolien oder auch mit Bitumen oder
ähnlichen Stoffen ausgekleideten Gräben bzw. Röhren hergestellt werden. Der besondere
Vorteil einer Fertigung aus Stahl, Beton oder Kunststoff besteht in diesem Falle
darin, daß die Fertigung aus Bauelementen in Fertigbauweise möglich ist. Die Größenverhältnisse
der Belüftungsräume können außerdem den Anforderungen der zu behandelnden Abwassermenge
angepaßt werden, so daß das System sowohl für kleinere Gemeinden, als auch Großstädte
Verwendung finden kann.
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Die Anpassung des Belüftungssystems ist daher -besonders flexibel,
da sowohl die Abmessungen als auch die Zahl der einzelnen Belüftungsaggregate bzw.
die Länge derselben variiert werden kann. Auch einfache Vergrößerung durch weiteren
Zubau von Röhren ist möglich.
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Es ist selbstverständlich, daß mehrere dieser Systeme parallel angeordnet
werden können.
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Um den Ablauf der biochemischen Reaktionen bei optimalen Temperaturen
durchführen zu können, kann im Bedarfsfall eine Wärmeisolierung der Belüftungsbecken
bzw. Rohre vorgesehen werden.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden bei der
Erläuterung der Ausführungsbeispiele erörtert.
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Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 schematisch das Äußere eines erfindungsgemäßen Belüftungsbeckens, Fig. 3
schematisch das Fließbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vollautomatischer
Regelung Fig. 4 schematisch das Regelsystem für Luft bzw. Sauer-' stoff, Fig. 5
schematisch das Regelsystem für die Wasserströme, Fig. 6 die Verbindung zwischen
zwei hintereinandergeschalteten Rohren, Fig. 7 ein Schaubild über den Verlauf der
Abwasserkonzentration bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 8 schematische
Darstellung der verschiedenen Bebis 10 lüftungsanordnungen, Fig. 11 Schema einer
Pöhrenanordnung.
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Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das zugeführte Abwasser gelangt zunächst zu einem Vorklärbecken VB und dann zu einem
oder mehreren hintereinandergeschalteten Beluibingsbecken 1,2 O n. An diese schließt
sich ein Schlamm-Absitzbecken SAB an, aus dem einerseits das gereinigte Abwasser
abläuft, andererseits der abgeschiodene Schlamm zum Eingang des 1. Belüftungsbeckens
1 zurückgelangt, sofern er nicht abgelassen wird0 In Fig. 2 ist ein Belüftungsbecken
(Rohrreaktor, Pfropfenströmungsreaktor) schematisch ohne alle zugehörigen Einzelheiten
dargestellt, um dessen Länge L und Durchmesser d bzw.
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Breite b bei quadratischem Querschnitt bzw. entsprechender Breite
b und Höhe h bei rechteckigem oder etwa rechteckigem Querschnitt zu zeigen.
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Aus Fig. 3 ist schematisch das Fließbild einer gesamten Vorrichtung
mit automatischer Regelung ersichtlich. Der Abwasser-Zulauf erfolgt in das Vorklärbecken
VB.
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Aus diesem fördert eine über LC 1 auf Niveau geregelte Pumpe P2 in
das Belüftungsbecken BB. Außerdem wird in diesem Vorklärbecken VB mit einem Meßgerät
BSB der BSB, (biologischer Sauerstoffbedarf) gemessen, welcher einerseits über einen
Mengenregler FC2 die Schlammrücklaufmenge, andererseits über einen Druckregler PCI
den Druck der Anlage regelt.
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Die Luft- bzw. Sauerstoffzuf#hrung Für das Belüftungsbecken wird von-dem
Sauerstoffmeßgerät 02/1 über den Mengenregler FC3 geregelt. Die Regelung der Luftmenge
erfolgt Über einen Umlauf Uber den Umlaufkompressor K 2.
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Die Luftabfuhrleitung führt die Luft entweder Uber eine C02« Entfernungskolonne
CE oder direkt zum Umlaufkompressor K 2 zurück,
je nachdem, wie
der Sauerstoffgehalt in der Abluft steigt oder sinkt. Würde der Sauerstoffgehalt
sinken (dementsprechend der CO2-Gehalt zunehmen), so wird über den Mengenregler
FC 4 die Menge Luft (bzw. Sauerstoff, falls reiner Sauerstoff verwendet wird), welche
direkt zum Umlaufkompressor geht, verringert und die Menge über die C02-Kolonne
vergrößert. In dieser Leitung ist auch ein Druckregelgerät PC 1 vorgesehen, welches
einerseits durch das BSB5-Meßgerät und einen Mengenregler FC 1 geregelt wird, andererseits
von sich aus die Luftzufuhr über den Kompressor K 1 regelt.
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Die Regelung des Druckes über BSB und FC 1 kann man sich folgendermaßen
vorstellen: Da die Kapazität des Belüftungsbeckens mit zunehmendem Druck größer
werden wird, kann eine Zunahme der Konzentration an Substrat im Vorklärbecken durch
eine Erhöhung des Druckes abgefangen werden.
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Außerdem würde eine Erhöhung oder Verminderung der Abwasserzulaufmenge
von dem Mengenregler FC 1 festgestellt werden und kann zur Einstellung des Druckes
Uber PC 1 verwendet werden.
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Gleichzeitig kann auch die Schlarnmrücklaufienge verändert werden,
Je nach der Menge des Abwasserzulaufes, die von FC 1 festgestellt wird. FC 1 regelt
dann über FC 2 den Schla-rttcklauf.
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Die Abwassermenge aus dem BelUftungsbecken BB wird durch LC 2 auf
Niveau im Beltlftungsbecken geregelt und tritt in das Schlammabsitzbecken SAB, wo
LC 3 den Schlammüberschuß @@ welcher aus den Schlanbelttftungsbecken SBB ueber Pulpe
P 1 abgepumpt wird, regelt.
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Das SchlaabelUftungsbecken SBB hat einerseits den Zweck, einen Schlanvorrat
zur Steuerung der Abbaureaktion vorrätig
r-u haben; andererseits
kann in diesem die Schlammikonzentration gemessen werden, welche wesentlich die
Belüftungsbecken-Abbauleistung beeinflußt.
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Es wird also auch mit dem Schlammkonzentrationsmesser (Dichtemesser)
# 1 die Schlammrücklaufmenge gesteuert. Ist die Konzentration des Schlammes vom
Schlammabsitzbecken SAB gering, 0 muß eine größere Schlammenge (Schlammrücklaufmenge)
verwendet werden,ist die Konzentration des Schlammes von SAB höher, krnm# eine geringere
Schlammrücklaufmenge verwendet werden. Der überschüssige Schlm-im kann über SÜ abfließen.
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7 der Fig. 4 ist das Regelsystem für Luft bzw. Sauerstoff im einzelnen
herausgezeichnet.
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Die Sauerstoffkonzentration der in das Belüftungsbecken BB eintretendeil
Luft bzw. des Sauerstoffs wird über ein Sauerstoffmeßgerät 02/1 gemessen und durch
die Umlaufregelung, :clehe von FC 3 gesteuert wird, geregelt, Der Umlaufkompresseur
K 2 hat die Luft- bzw. Sauerstoffmenge für das ßelüftungsbecken umzuwälzen, was
den Vorteil hat, daß die Ausnützung im geschlossenen Kreislauf größer ist, als wenn
die Luft dauernd in die Atmosphäre abgeblasen wird. Es wird nur diejenige Menge
an Sauerstoff, welche verbraucht iltt, über den Kompressor K 1 neu zugeführt. Dies
wird vom Druckregler PC 1 gesteuert in der Weise, daß bei Abfallen des Druckes cier
Kompressor K 1 eingeschitet wird. PC 1 regelt ebenfalls die Menge an Luft bzw. Sauerstoff,
die zur Atmosphäre abgeblasen wird0 Außerdem wird aus dem System das. anfallende
CO2 entfernt.
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Dies erfolgt in einer C02-Entfernungskolonne CE, über welche jedoch
nicht die ganze Luftmenge zirkuliert, sondern nur ziel, wie ur Aufrechterhaltung
eines genügend niedrigen
C02-Partialdruckes im Belüftungsbecken
BB notwendig ist.
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Die Steuerung der Menge, welche über die C02-Entfernungskolonne CE
geht, erfolgt durch den Regler FC 4, welcher vom Sauerstoffmeßgerät 02/2 geregelt
wird in der Weise, daß bei sinkendem C02-Gehalt der Regler schtL'e#t, so daß mehr
Luft bzw. Sauerstoff über die C02-Entfernungskolonne CE geschickt wird. Genügt diese
Regelung nicht, so muß außerdem noch von Hand eine Anreicherung von Stickstoff im
System vermieden werden, indem über PC 1 Kreislauf-Luft abgeblasen wird. (Diese
Regelung ist nur notwendig bei Verwendung von Luft, da bei Verwendung von Sauerstoff
die Anreicherung von Stickstoff ja kein Problem darstellt).
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Fig. 5 zeigt im einzelnen das Regelsystem für die Wasserströme. Wie
schon erwähnt, wird der Wasserzulauf im Vorklärbecken VB auf seine Konzentration
untersucht. Aus dem Vorklärbecken VB wird durch die Pumpe P 2 das Abwasser dem Belüftungsbecken
BB zugeführt. Mengenschwankungen werden vom Regler FC 1 festgestellt; dieser regelt
einerseits die Schlammrücklaufmenge über FC 2 und andererseits den Druck im System
über PC 1 (vgl. Fig. 3).
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Der Niveauregler LC 2, welcher das Niveau in dem Belüftungsbecken
BB konstant hält, regelt die Ablaufmenge aus dem Belüftungsbecken. Im Schlammabsitzbecken
SAB wird das Niveau von LC 3 geregelt, welcher den Schlammüberschuß aus dem System
bestimmt. Die Schlammrücklaufmenge wird von einem Dichtemesser g 1, welcher im Schlammbelüftungsbecken
SBB angeordnet ist, über FC 2 geregelt.
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Auf diese Weise können im Abwasser-Zulauf auftretende Mengenschwankungen
und Konzentrationsschwankungen vollautomatisch geregelt und abgefangen werden, so
daß die Argumente der schlechten Stabilität von iängsbecken besetigt sind.
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Zu bemerken ist, daß die hier in Fig. 3, 4, 5 gezeigte Regelung nur
beispielhaft zu sehen ist, das heißt, nicht alle Regelvorrichtungen müssen gleichzeitig
vorgesehen werden.
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Es genügt, auch Teile aus diesem System zu verwenden.
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Die Verbindung von zwei hintereinandergeschalteten Rohren ist aus
Fig. 6 ersichtlich. Dabei ist die an der tiefsten Stelle des Endquerschnittes des
einen Rohres (Belüftungsraumes) R 1 angeordnete Abflußöffnung mit der in Höhe des
Flüssigkeitsspiegels FSp liegenden Stelle des Anfangsquerschnittes des nächsten
Rohres (Belüftungsraumes) R 2 verbunden. In Strömungsrichtung ist in dieser verbindungsleitung
VL noch eine Belüftungseinrichtung BE vorgesehen, damit der Schlamm, welcher sich
an der Unterseite des einen Belüftungsbeckens befindet, in das nächste gefördert
werden kann.
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Wie sich die Konzentration des Abwassers beim Durchgang durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung ändert, geht aus Fig. 7 hervor. Das Abwasser fließt
mit einer Konzentration So in ein den Beliiftungsräumen BB vorgeschaltetes belüftetes
Mischbecken MB, in dem die Konzentration auf den Wert S 1 sinkt. Innerhalb des belüfteten
Mischbeckens MB bleibt dann die Konzentration des Substrates gleich jener, welche
am Austritt vorhanden ist, d.h. die mittlere Konzentration im Mischbecken ist gleich
der Austrittskonzentration, also sehr niedrig.
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Beim Durchströmen des eigentlichen Beltiftungsrumes BB sinkt dann
die Konzentration stetig auf den Wert 52~ Dabei ist eine Rückvermischung von bereits
abreagierten Volumenelementen nicht gegeben. Es muß jedoch für eine gute lokale
Durchmischung gesorgt werden, damit die Sauerstoffkonzentration im Pfropfenströmungsreaktor
hoch bleibt, d.h. es soll zu allen Zeiten, an allen Stellen genügend Sauerstoff
für die Reakton vorhanden sein.
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Die in Fig. 7 gezeigte Möglichkeit einer Kombination eines Mischbeckens
mit einem Röhrenreaktor hat unter Umständen Vorteile in Bezug auf das Auffangen
von Stoßbelastungen im Wasserzulauf, da sowohl Konzentrations- als auch Mengen schwankungen
im Zulauf bereits im Mischbecken weitgehend ausgeglichen werden.
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Die Fig. 8 bis 10 zeigen schematisch verschiedene Ausführungen für
die Belüftungsaggregate. Es hat sich überraschend ergeben, daß durch das Luft einblasen
in ein Längsbecken die Durchmischung der Flüssigkeit ii Becken verringert wird.
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(Das heißt, die Dispersionszahl nimmt ab, so daß die Peclet-Zahl erhöht
wird). Dies ist aber von wesentlichem Vorteil für die Bemessung des Reaktors, da
dieser nun, wenn die Peclet-Zahl größer wird, einer größeren Zahl von Rührkesseln
entspricht, nämlich zufolge der Formel N' = Pe . L Wird 77 also die Pe-Zahl größer,
so wird auch die Anzahl der äquivalenten Reaktoren größer. Der Wert von Pe (als
reine Zahl) ist v . d nach der Formel Pe = D abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit
des Abwassers in den Belüftungsräumen, von dem Durchmesser d bzw. der Breite der
Belüftungsräume und von dem die Vermischung der Flüssigkeitsteilchen in Richtung
der Rohrachsenströmung kennzeichnenden Dispersionskoeffizienten D; dieser Koeffizient
liegt Er die Pfropfenströmung bei Werten von v (zwischen 0,1 und 1 m/sec), d (z.B.
von 1 m) und von Pe (zwischen 0,1 und 10) zwischen 0,01 und 10 m2/sec.
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Es ist also festzustellen, daß durch gerichtete Belüftung die Zahl
N' vergrößert wird, die Belüftung muß daher mit gerichteten Belüftungsaggregaten,
welche ein besonderes Strömungsverhalten im Belüftungsbecken bewirken, ausgeführt
werden.
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Als Beispiel für die Ausführungsform von gerichteten Belüftungsaggregaten
sind vor allem Ejeküren (Strahldüsen) zu erwähnen. Es git nun zwei Möglichkeiten
diese anzuordnen, und
zwar wie in Fig. 8 gezeigt, daß diese nach
oben fördern, oder, wie in Fig. 9 gezeigt, daß diese seitwärts fördern.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, die BelüftungsaggregateBA aus
dem Inneren des Reaktors ansaugen zu lassen (Fig. 10).
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Hierdurch kann sich eine wesentliche Betriebskostenersparnis ergeben.
Dabei muß nämlich die Flüssigkeit mit gepumpt werden und nicht das Gas. Besonders
beim Arbeiten mit reinem Sauerstoff ist dies von Vorteil, ebenso beim Arbeiten unter
Druck. Zu diesem Zweck wird Flüssigkeit aus dem Belüftungsraum mittels einer Pumpe
P 3 an die verschiedenen Belüftungs aggregate BA geführt. In den Belüitungsaggregaten
wird die Flüssigkeit als treibendes Medium verwendet, so daß die im Belüftungsraum
anwesende Atmosphäre (Luft bzw. Sauerstoff) vom Wasser angesaugt und im Belüftungsaggregat
innig vermischt wird. Hierdurch wird die Sauerstoffaufnahme im Wasser gefördert.
Das Luft- bzw. Sauerstoff-Wasser-Gemisch tritt dann in die wässrige Phase (Abwasser)
ein und bewirkt dort sowohl eine Vermischung als auch eine weitere Sauerstoffaufnahme
der wässrigen Phase.
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Auf diese Weise wird die Luft bzw. Sauerstoffatmosphäre optimal ausgenützt,
da ja die zugeführte Luft bzw. der zugeführte Sauerstoff nochmals verwendet werden.
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In Fig, 11 ist dargestellt wie längliche Belüftungsgräben oder röhrenBGsonebeneinanderliegend
angeordnet nebeneinanderliegend angeordnetwerden können,-daß sich in Zusammenbau
und Platzbedarf große Vorteile bei einfachster Bauweise ergeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur zur beiologischen Reinigung
von Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren geeignet, sondern kann in entspre#chender
Weise auch bei anderen biochemischen Prozessen, z.B. bei der Fabrikation von Eiweiß
aus Erdöl Anwendung finden.