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Belebtschlamm-Iiläranlage Die Erfindung betrifft eine Abwasser-lleinigungsanlage
für die aerobe Zersetzung von frischem Abwasser.
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Die Ansiedlung von Industrie und Bevölkerung in Gebieten, wo keine
öffentliche Ivanalisation vorhanden ist, hat zur Verwendung von zahlreichen i?aulbehälten#
geführt. Da es keine wirksamen Einrichtungen gibt, konnte bisher wenig unternommen
werden, um der Möglichkeit der Aufnahme von Abwasser im Boden oder den Wirkungen
entgegenzutreten, die dieses Abwasser auf das Grundwasser hat, das üblicherweise
als reines Trinkwasser für Häuser und Gemeinden verwendet wird. Im Interesse der
öffentlichen Gesundheit und zu dem Zweck, eine Ansiedlung in Gebieten zu ermöglichen,
die für die Verwendung von Faulbehältern nicht geeignet sind, ist es notwendig,
ein Verfahren zur Abwasser behandlung zu entwickeln, das der Behandlung in einem
Faulbehälter weit überlegen ist.
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Außerdem bestehen Schwierigkeiten hinsichtlich des Ansteigens der
Durchsatzmenge bei üblichen Faulbehältern und Anlagen, die nach dem aeroben Verfahren
arbeiten. Ein Ansteigen des Zuflusses in den Behälter bewirkt ein Ansteigen des
Abflusses aus dem Behälter, wodurch in vielen Fällen die Wirksamkeit des Behälters
unterbunden wird, so daß unbehandeltes oder nur teilweise behandeltes Wasser abfließen
kann.
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Ein Faulbebälter bewirkt eine Zersetzung durch die Tätigkeit anaerober
Bakterien, wobei kein Sauerstoff notwendig ist. Bei diesem Vorgang werden komplexe
organische Verbindungen in einfachere Verbindungen zerlegt; da die Oxydation in
einem gewissen Maße weitergeht, sieht man die aeroben Bedingungen üblicherweise
als wesentlich für die Oxydation an, um den Vorgang möglichst vollständig auszuführen.
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Frisches Abwasser, wie es in einen Faulbehälter gelangt, enthält freien
Sauerstoff, der für die aeroben Bakterien notwendig ist, die als kleine Zellen in
dem Abwasser vorhanden sind. Der Sauerstoff wird durch die Tätigkeit der Bakterien
sehr schnell aufgebraucht, so daß das Abwasser verbraucht und schließlich faulig
wird, so daß darin jetzt die anaeroben Bakterien wirksam werden und einen Zersetzungsprozeß
beginnen, der langsamer und weniger vollständig ist als der bevorzugte aerobe Prozeß.
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Es sind schon verschiedene aerobe Prozesse verwendet worden, um Abwasser
in industriellen und kommerziellen Anlagen zu behandeln; dazu gehört auch das Belebtschlammverfahren.
Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß Abwasser, das in einem Behälter
steht oder durch diesen fließt, in enge Berührung mit biologisch aktivem Schlamm
gebracht wird, der vorher durch das gleiche Verfahren erzeugt ist, daß Luft gleichzeitig
zugeführt wird, um die Aktivität des Schlammes zu erhalten. Das Belebtschlammverfahren
hat sich bei größeren zusammengefaßten oder städtischen Abwasser-Reinigungsanlagen
bewährt, jedoch bei den Einzelanlagen, bei länglichen Anwesen, Tankstellen, Schulen
und dergleichen sind die Belastungsschwankungen erheblich größer, so daß eine sehr
genaue Steuerung und Überwachung erforderlich ist, um eine gute Behandlung sicherzustellen.
Es besteht daher ein Bedarf an einer wirksamen kleinen
aeroben Abwasser-Behandlungsanlage,
die den Anforderungen hinsichtlich der Durchsatzbelastung, der Verweilzeiten und
der Luftmengen entspricht.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird der Grundsatz der Belebtschlammanlagen
auf kleine, integrierte Einheiten angewendet.
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In Strömungsverbindung in iteihe stehen ein Faulbehälter, mehrere
Belüftungsbehälter, ein Absetzbehälter und ein am Ende angeordneter Belüftungsbehälter.
Frisches Abwasser tritt in den Faulbehälter ein, wo alle schweren körnigen und größeren
Telchen zurückgehalten werden, um sie zu zersetzen und aufzuteilen, damit sie in
die nächste Stufe, den Belüftungskreislauf, mitgenommen werden können. Hier trifft
das Abwasser auf einen wieder belüfteten Schlamm, der von einem Punkt im weiteren
Verlauf des Kreislaufs stammt. Die Mischung aus Abwasser und Schlamm gelangt dann
durch eine Reihe von Belüftungsbehältern, die mit Luft von einer gemeinsamen Quelle
versorgt werden, zu einem Absetzbehälter, wo der belebte Schlamm vom Grund zu dem
ersten Belüftungstank gepumpt wird, wobei der schwimmende Schaum in den Faultank
gepumpt wird; das gereinigte Abwasser wird dann zu einem am Ende angeordneten Belüftungsbehälter
geleitet und in einen Fluß, au das Land oder dergleichen abgegeben. Die Belüftungsbehälter
sind mit Diffusern ausgerüstet, die jeweils ein eigenes Steuerventil haben, durch
das Luft in feinverteiltem Zustand hindurchtritt. Die Luft hält das Abwasser in
belebtem Zustand und unterstützt die Koagulation von Kolloiden und liefert Sauerstoff
für die aeroben Organismen, die für die ausreichende Durchführung des Verfahrens
notwendig sind. Eine Kombination aus einer Prallplatte und einem Trog wird in dem
Absetztank verwendet, um die Abgabe von austretender
Flüssigkeit
in den am Ende angeordneten Belüftungsbehälter zu erleichtern, ohne daß eine merkbare
Menge von Schaum oder Schlamm mitgenommen wird.
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Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, ein aerobes Abwasser-Reinigungssystem
für die Verwendung bei einzelnen und mehreren Häusern, Schulen, gewerblichen Anlagen,
Industriebetrieben und dergleichen zu schaffen. Das Abwasser-Reinigungssystem soll
reines Wasser ohne Feststoffe abgeben. Das System soll auch bei großen Belastungsschwankungen
arbeiten können. Jede auftretende Schwankung der Belastung soll in geeigneter Weise
aufgefangen werden. In dem System sollen Feststoffteilchen, die in dem frischen
Abwasser vorhanden sind, zersetzt werden. In dem System soll eine Reihe von Belüftungsbehältern
geschaffen werden, durch die das Wasser nacheinander strömt, wobei es gereinigt
wird, so daß die abgegebene Flüssigkeit keinen schwebend verteilten Schlamm oder
schwimmenden Schaum mitnimmt. Das System dient der Trennung von gereinigter abfließender
Flüssigkeit, Schlamm und Schaum. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein
aerobes Abwasser-Reinigungssystem für Einzelhäuser zu schaffen, das sehr gut arbeitet,
einfach im Aufbau und wirtschaftlich in der Herstellung ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erf indung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Abwandlungen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Anlage, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt
längs der Linie 3-3 ill Fig. 2, Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 in
Fig. 1 durch den Absetzbehälter, Fig. 5 einen Teilschnitt längs der Linie 5-5 in
Fig. 1, Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. i durch die Prallplatte
und das Wehr und Fig. 7 eine Endansicht des Wehrs.
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In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anlage 10 dargestellt. Ein Betonsockel
11 trägt einen Faulbehälter 12, Belüftungsbehälter 13, 14, 16, 17, 18 und 19, einen
Absetzbehälter 21 und einen am Ende angeordneten Belüftungsbehälter 22.
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Der Faulbehälter 12 hat einen rechteckigen Querschnitt und seine Breite
erstreckt sich über die gesamte Breite des Sockels 11. An einem Ende des Faulbehälters
12 ist nahe der Oberseite ein Zuflußrohr 23 angeordnet, das sich normalerweise nach
innen und um einen kurzen Betrag nach unten erstreckt; seine Aufgabe ist, frisches
Abwasser in das System zu leiten. In
der entgegengesetzten Wand
ist nahe der Oberkante ein Loch 24 vorgesehen, das in den Belüftungstank 13 führt.
Ein Rohr 26 stellt eine Strömungsverbindung zwischen dem Loch 24 und dem unteren
Abschnitt des Faulbehälters 12 her, wobei das untere Ende des Rohres 26 offen und
frei ist 7 so daß der flüssige Inhalt des laulbehälters 12 eintreten und in dem
Belüftungsbehälter 13 gelangen kann.
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Die Belüftungsbehälter 13 bis 17 (Fig. t und 2) sind alle im wesentlichen
gleich und werden durch gemeinsame parallele Längswände, eine äußere Längswand 27
und eine mittlere Längswand 28 gebildet, die durch Querwände 29, 31 und 32 verbunden
sind, wobei die Querwände Löcher 33s 34 und 35 aufweisen, die durch diese hindurchgehen.
Die Endwand des Behälters -13 ist die innere Wand des Faulbehälters 12. Der Behälter
17 hat eine Endwand 57, die sich symmetrisch uber die zentrale Längswand hinauserstreckt,
um die Endwand des Behälters 18 zu bilden; ein Loch 38 ist in der zentralen Längswand
zwischen den Behältern 17 und 18 vorgesehen, um eine Strömungsverbindung zwischen
diesen zu bilden. Die Behälter 18 und 19 sind spiegelbildlich zu den Behältern 17
bzw. 16 ausgeführt und haben Löcher 39 und 40 durch ihre jeweiligen Querwände. In
Fig. 2 erkennt man, daß die Bodenfläche 40 der Kopfbehälter abfällt, und zwar von
der äußeren Längswand 27 nach unten zu der zentralen Längswand 28.
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Längs der zentralen Längswand 28 (Fig. 1) ist an deren oberer Kante
ein Zufuhrrohr 42 angeordnet, dessen eines Ende 43 geschlossen ist und dessen anderes
Ende mit einer rechtwinkligen Verzweigung 44 verbunden ist, an deren beiden Enden
jeweils eine Luftpumpe 46 angeordnet ist, die durch einen Elektromotor 47
angetrieben
wird; beide Pumpen und Motoren sind mit der oberen Wand 45 des Faulbehälters 13
verbunden. Über die Länge des Zufulirrohres 42 sind im Abstand mehrere Fallrohre
48 (Fig. 3) vorgesehen, die mit dem Zufuhrrohr 42 verbunden sind und sich jeweils
nach unten zum Boden jedes Behälters 13, 14, 16, 17, 18, 19 und 22 erstrecken. Jedes
Fallrohr weist an seinem oberen Ende ein Ventil 49 auf, mit dem die Menge von aus
dem Zufuhrrohr 42 eintretender Luft eingestellt werden kann; am unteren Ende ist
ein gelochtes, in Längsrichtung angeordnetes Rohr 51 angebracht, das sich im rechten
Winkel davon erstreckt entlang der zentralen Längswand 28, und zwar über die Länge
des jeweiligen Behälters. Mehrere Löcher 2, die in dem Rohr 51 vorgesehen sind,
bilden Austrittsöffnungen für die Luft, die in die Behälter austritt.
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Der Absetztank 21 (Fig. 4 und 5) hat eine Leitung 53, die mit dem
Einlaßloch 41 verbunden ist und nach unten vorspringt, so daß ihr freies Ende 54
nahe dem untersten Punkt der Bodenfläche 56 angeordnet ist, wobei die Bodenfläche
56 trichterförmig ist und von beiden Enden zur Mitte und ebenso nach unten zur zentralen
Längswand 28 abfällt. Nahe dem Ende 54 ist das freie Ende 57 einer zweiten Leitung
58 angeordnet, die nach oben vorspringt, und zwar über das Zufuhrrohr 42, die mittlere
Wand 28 und in den oberen Abschnitt des Belüftungsbehälters 13.
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Eine Pumpe 59 steht in Strömungsverbindung mit dem Rohr 58, um Schlamm
vom Boden des Behälters 21 in den Behälter 15 zu pumpen.
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In der dem Einlaßloch 41 gegenüberliegenden Wand ist in im wesentlichen
der gleichen Höhe ein Auslaßloch 6i vorgesehen,
das durch eine Querwand
62 hindurchgeht. Ein V-förmiger Trog 63 ist mit der Wand 62 verbunden und erstreckt
sich über deren Länge, wobei seine Spitze gerade unterhalb des Lochs 61 angeordnet
ist; er steigt flach zu der Längswand 28 und einer Außemsand 64 an. Der Querschnitt
des Troges 63 ist L-förmig; er springt zuerst rechtwinklig von der Wand 62 vor und
dann nach oben, wobei die freie Kante 66 mit V-förmigen Kerben 67 gezackt ist. Im
Abstand nach außen und parallel zur Wand 62 ist eine Schaumplatte 68 angeordnet,
die ein rechtwinkliges flaches metallisches Bauteil ist, das sich über die Länge
der Wand 62 erstreckt und deren obere Kante 69 und untere Kante 71 höher bzw. niedriger
sind als die obere Kante bzw. der Boden des Troges. Ein horizontaler Stab 72 ist
an der Wand 62 befestigt und springt von dieser rechtwinklig vor; er bildet einen
Träger für die Schaumplatte 68.
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Eine dritte Leitung 73 (Fig. 4) ist in dem Absetzbehälter 21 angeordnet;
ihr freies Ende 74 ist in einem oben offenen Behälter 75 angeordnet, der in dem
Behälter 21 angebracht ist.
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Die Leitung 73 erstreckt sich nach oben über die Querwand 62, über
den Behälter 22 und nach unten in den Faulbehälter 12.
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Ihr freies Ende 74 enthält eine elektrische Tauchpumpe 76, die durch
einen Schwimmschalter 77 am Umfang der Leitung 73 gesteuert wird.
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Die obere Kante des Behälters 75 ist in einer horizontalen Ebene angeordnet,
die sich durch oder etwas unterhalb des Bodens des Einlaßloches 41 erstreckt; er
nimmt Schaum und dergleichen auf, der auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Absetztank
schwimmt, sowie diese Flüssigkeit. Das Einwirken
auf die Flüssigkeit
in den Belüftungsbehältern 13 bis 17 führt dazu, daß der Schaum in Lösung bleibt;
in dem unbeeinflußten Absetztank wird er jedoch aus der Lösung ausgeschieden. Zu
vorbestimmten Zeiten wird die Tauchpumpe 76 durch einen üblichen (nicht gezeigten)
Zeitgeber eingeschaltet und die Flüssigkeit und der Schaum werden in den Faulbehälter
gepumpt. Wenn im wesentlichen der ganze Inhalt des Behälters 75 entfernt ist, s-chaltet
der Schwimmer die Pumpe ab; der Behälter füllt sich wieder und der Schwimmer schaltet
die Pumpe wieder ein. Dieser sich wiederholende Betrieb der Pumpe wird fortgesetzt,
bis der Schaum im wesentlichen aus dem Behälter 21 entfernt ist oder bis der Zeitgeber
den Ablauf anhält.
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Der zuletzt durchströmte Belüftungstank 22 hat einen abfallenden Boden
und Belüftungsrohre 48 und 51 ähnlich wie im Belüftungstank 19 (Fig. 2). Seine äußere
Wand weist ein Abflußrohr 79 zur Abgabe von gereinigtem Wasser auf. Die Querwand
62 weist um das Loch 61 einen Zylinder 81 auf (Fig. 6), der im rechten Winkel nach
außen in den zuletzt durchflossenen Belü£tungsbehälter 22 ragt. Zwischen den Enden
des Zylinders 81 ist ein ausgeschnittener Abschnitt 82 im oberen Teil des Zylinders
81 vorgesehen; der ausgeschnittene Abschnitt wirkt als Beruhigungskammer für die
Flüssigkeit, die durch den Zylinder 81 strömt.
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Am freien Ende 83 des Zylinders ist ein kalibriertes V-förmig eingekerbtes
Wehr 84 vorgesehen, um die Menge der durch den Zylinder 81 austretenden Flüssigkeit
zu bestimmen.
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Die Öffnung für das Austrittsrohr 79 ist unterhalb des Bodens des
Wehres 84 angeordnet, so daß ein Höhenunterschied der Inhalte der Behälter 21 und
22 erreicht wird.
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Im Betrieb tritt das Rohabwasser in den Faulbehälter 12 durch das
Eintrittsrohr 23 ein, wo größere Festkörper bleiben, um zersetzt zu werden. Die
Flüssigkeit tritt in den ersten Belüftungsbehälter 13 ein, wo sie mit belebtem Schlamm
gemischt wird, der von dem Setztank 21 durch die Leitung 58 zugepumpt wird. Die
Flüssigkeit im Behälter 13 wird durch die turbulente Wirkung der Luft belüftet,
die durch das gelochte Rohr 51 ein; tritt; der Kreislauf wird durch den abfallenden
Boden unterstützt, der auch die Ansammlung von Schlamm in den Behälterecken verhindert.
Die Belüftung und aerobe Zersetzung wird weitergeführt, wenn die Flüssigkeit durch
die Belüftungsbehälter 14 bis 19 hindurchtritt; dabei wird die Menge der zugeführten
Luft verringert in-Abhängigkeit von dem Grad der Zersetzung. In den Behälter 21
gelangt Flüssigkeit, suspendierter Schlamm und Schaum, die im Behälter 21 getrennt
werden, der keine Belüftungseinrichtung aufweist. Der Schlamm, der sich am Boden
absetzt, wird in den ersten Belüftungstank 15 durch die Leitung 58 zurückgepumpt;
die Flüssigkeit tritt durch das Loch 61 in den letzten Belüftungsbehälter 22 ein
und der schwimmende Schaum und dergleichen, der von der Schaumplatte 68 zurückgehalten
wird, wird in den Faulbehälter 12 zu vorgegebenen Zeiten gepumpt. Die in den Behälter
22 strömende Flüssigkeit wird weiter belüftet; Chlor kann zugeführt werden, bevor
die Flüssigkeit durch das Austrittsrohr 79 als reines Wasser -abgegeben wird.