DE2361056A1

DE2361056A1 - Vergroesserung der wachstumsraten von mikroorganismen in biologischen abwasseranlagen

Info

Publication number: DE2361056A1
Application number: DE2361056A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Ing Vox
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1975-06-19

Description

Vergrößerung der Wachstumsraten von.
Mikroorganismen in biologischen Äbwasseranlagen.

Beschreibung. .

In der Anmeldung P. 2321961. 6 ist-ein Verfahren beschrieben, die -"> Wachstu'msraten .von Mikroorganismen zu erhöhen. Darin wird vorge- · schlagen, daß der Sauerstoffgehalt der Luft, die der Flüssigkeit zugeführt wird oder sich in der Flüssigkeit befindet, magnetisch beeinflußt wird. An einigen Beispielen wird gezeigt, wie das geschehen kann.

Diese Anmeldung bezieht sich auf das gleiche Problem, insbesondere für biologische Abwasseranlagen. Es geht im wesentlichen um die Verwendung geeigneter Magnetfelder und um die richtige Anordnung im Bezug auf die zugeführte Luft einerseits sowie um die bestmögliche ·.

Einflußnahme auf die Abwasserflüssigkeit selbst und/oder auf den Bakterienschlamm andererseits. ·

Moderne biologische, Abwasseranlagen bestehen aus einem belüfteten Beleb tschlaminbecken und einem anschließenden Absetzbecken, in v/elchem sich einerseits, der Schlamm absetzt und aus. dem andererseits das obenliegende Reinwasser abfließt. Ein Teil des Bakterienschlamms wird von dem Absetzbecken in das Belebtschlammbecken zurückgeführt, damit " im Belebtschlammbecken immer die genügende Bakterienkultur vorhanden ist. . -

Der Abbauprozeß ist dann optimal, wenn der jeweils benötigte Sauerstoff der Flüssigkeit des.Belebtschlammbeckens in genügender Menge und Qualität und in gleichmäßiger Verteilung zugeführt wird. Die Sauerstoff zuführung erfolgt entweder dadurch, daß Luft dem unteren Teil des Beckens unter Druck zugeführt wird, so daß beim Aufsteigen durch die Abwasserflüssigkeit genügend freier Sauerstoff von der Mikrobenkultur aufgenommen werden kann, oder durch mechanische Einrichtungen wie Kreisel oder Walzen, die die Flüssigkeit in engen Kontakt mit der Umgebungsluft bringen. In neuerer Zeit laufen auch Versuche, reinen Sauerstoff für diesen Belüftungszweck zu verwenden.

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Die Erfindung bezieht sich auf solche Abwasserenlagen wie vorher beschrieben. Sie hat den Zweck, den Wirkungsgrad der Anlagen zu verbessern. Dies geschieht durch Verwendung geeigneter Magnetfelder und richtige Anordnung in Bezug auf das zugeführte Luft- oder Sauerstoffgas einerseits sowie durch Einflußnahme auf die Abwasserflüssigkeit und/oder den Bakterienschlamm andererseits.

Bei den Anlagen, bei welchen die Luft durch Gebläse dem Boden des Beckens zugeführt wird, werden die Zuführrohre magnetisch an einer oder mehreren Stellen oder auf der ganzen Länge beeinflußt. Bei Anlagen, die mechanisch die Luft mit der Flüssigkeit verwirbeln, erfolgt die magnetische Beeinflussung entweder durch die mechanische Einrichtung oder im Abwasser selbst.

Eine Anordnung für magnetisch beeinflußte Rohre besteht darin, daß die Rohre aus nicht magnetisch-leitendem Material hergestellt sind, z.B. aus bestimmten Kunststoffen, Glas oder Keramik. Auf diese Rohre können dann an bestimmten Stellen Elektromagnete aufgewickelt werden, die dauernd oder periodisch in Betrieb gesetzt werden. Auch die Verwendung einer einzigen Spule ist möglich,·ebenso kann das ganze Rohr als Wickelkörper dienen. Ob Elektromagneten oder Permanentmagneten zur Anwendung kommen, hängt vom jeweiligen Fall ab. Nach der Erfindung können auch die Filter oder Luftverteiler am Boden des Belebtschlammbeckens magnetisch beeinflußt oder aus magnetischem oder teilmagnetischem Material erstellt werden. Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, die Zuführrinnen für die dem Belebtschlammbecken zufließenden Abwasser durch ein oder, mehrere Magnetfelder zu beeinflussen. Das kann dadurch geschehen, daß die Zuführabwasser durch oder über Magnetfelder geleitet werden, oder daß die an den Seiten des Belebtschlammbeckens zugeführten Abwasser über magnetische Einrichtungen in das Belebtschlammbecken laufen.

Ein weiterer wichtiger Gedanke der Erfindung besteht darin, die rückgeführte Belebtschlammenge einem oder mehreren Magnetfeldern kon stanter oder variabler Feldstärke zuzuführen bzw. diese auf ihrem Rückflußweg zu beeinflussen.

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Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, den Boden und/oder die Wände des Beckens durch magnetische Einrichtungen" ganz oder teilweise zu beeinflussen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den Schlammrückflußkanal am Boden des Belebtbeckens so auszubilden, daß die notwendige Wasserführung - wie an sich bekannt - entsteht, aber die Wasserführungsfläche und/oder das Rückflußrohr selbst geeigneten Magnetfeldern auszusetzen.

Um bei Belebtschlammbecken die Effektivität der Anlage möglichst groß und von äußeren Einflüssen wenig abhängig zu machen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, entweder die Feldstärke oder die Wirklänge des aktiven Magnetfeldes oder beide so zu regeln, daß ein Optimum des Wirkungsgrades erreicht wird. Die Regelung soll möglichst automatisch als Funktion bekannter und meßbarer Eigenschaften des Abwassers des Belebtschlammbeckens, der UmgebungsteXmpera1;ur, der Schlammkonzentration usw. erfolgen. Das Magnetfeld wird durch den Strom geregelt und die Wirklänge durch die entsprechenden Längen der Spulen bzw. durch Abgriffe einer Spule. Sie muß also gewickelt sein wie' mehrere aneinander geschobene Einzelspulen. Handelt es sich um Einzelmagnete, die z.B. senkrecht zur Flußrichtung des Mediums liegen, wird auch die Anzahl, die jeweils notwendig ist, automatisch

bestimmt. ' · . ■

Der Verlauf der magnetischen Feldlinien richtet sich nach dem Einzelfall. Wichtig ist nur, daß das Medium von den Feldlinien durchdrungen wird. Im allgemeinen verlaufen sie so, daß sich die Flußrichtung des Mediums mit der Richtung der magnetischen Feldlinien schneidet, was . ja auch für die Feldlinien gilt, die einen Spulenkörper verlassen.

Geringe Feldstärken reichen nicht aus, die gewünschten Effekte zu erzielen, und zu hohe Feldstärken sind nicht wirtschaftlich. Andererseits ist die Einwirkungszeit des Magnetfeldes auf das Medium ein zweites Maß für den Effekt, Für die praktischen Zwecke wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit einer Konstanten k zu arbeiten nach, folgender Formel: k = Hxt. (H gleich Feldstärke in Gauß, t gleich Einwirkungszeit des Feldes in Sekunden.) Für H ist das 100 bis 20Ofache des Erdmagnetfeldes zu wählen. Die Konstante k ist vom

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jeweiligen Medium abhängig und liegt zwischen 25 und 100 Gaußsekunden bei Gasen und zwischen 200 und 1000 Gaußsekunden bei wässerigen und dickeren Medien. Aus dieser Formel errechnet sich die Einwirkungszeit und daraus wird, wenn man die Geschwindigkeit kennt, die Länge des Magneten oder die Länge der entsprechenden Spule bestimmt.

Nach der Erfindung sollen wegen der leichteren Reparaturmöglichkeit und um bestehende Anlagen baulich wenig verändern.zu müssen, die magnetischen Beeinflussungseinrichtungen wie Spulen und Permanentmagnete außerhalb des Belebt- und Absetzbeckens angebracht werden, so daß sie leicht zugängig sind. Der rückzuführende Schlamm wird zwischen Absetz- und Belebtschlammbecken durch eine magnetische Strecke geleitet und die·Luftzuführrohre erhalten die magnetischen Spulen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels.·

Der wässerige Rückschlamm wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken mit Luft angereichert, die vor dem Magnetfeld zugesetzt wird.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, die Luftaustrittsfilter als Magneten auszubilden. Es ist vorteilhaft, die Filter aus Ringen von Scheibenmagneten, die mit nichtmagnetischen Scheiben abwechseln, aufzubauen. Außerdem können vorteilhafterweise die Filter aus einem Gemisch von Magnetmaterial mit nichtmagnetischem Material gepreßt werden. .

Die Erfindung wird anhanQJ der Figuren 1 bis 7 näher beschrieben. In Figur 1 ist das Prinzip eines Belebtschlammbeckens gezeigt, Bei (1) werden die Abwasser zugeführt, welche bei (10) das Belebtschlammbecken in Richtung Absetzbecken (3) wieder verlassen. Das gereinigte Wasser fließt bei (14) ab. Der abgesetzte Schlamm wird über das Rohr (4) z.T. wieder in das Belebtschlammbecken zurückgepumpt, um die benötigte Bakterienkultur aufrechtzuerhalten. Über Rohre (5) wird die benötigte Luft Verteilern (6), die am Boden des Beckens angeordnet sind, zugeführt. Das sind gewöhnlich keramische Filter.

Die unter Druck eingeführte Luft dient außer der Sauerstoffzuführung auch der Bewegung des Abwassers. Folgende Stellen, die durch ein

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schwarzes Rechteck gekennzeichnet sind, werden nach der Erfindung jede für sich allein oder in Kombination mehrerer miteinander magnetisch beeinflußt:

1. die Abwasserzuleitung zum Belebtschlammbecken (1)

2. das Belebtschlammbecken (2) selbst

3. die Schlammrückführung (4)

4. die Luftzuleitung (5) \ ■

5. die Verteilerfilter (6) .

In Figur 2 ist ein Belebtschlammbecken gezeigt, dessen Einlaufrohr (1) von einem Elektromagneten umgeben ist. Zusätzlich oder an seiner Stelle werden die Einlaufstege (9) der Überlaufrinnen (8) als Magneten ausgebildet. Die Pfeile (16) zeigen den Weg des Abwasserzulaufs zum Belebtschlainmbeckön. . ^;

In Figur 3 ist die Seitenansicht zum besseren Verständnis gezeigt. Das Rohr (4) für die Schlammrückführung ist von- einem Elektro- . _; magneten (17) umgeben und endet in einer trichterförmigen Auswurföffnung (7) an der Einlaufseite des Belebtschlammbeckens.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Rohr nach der Erfindung. Das Rohr selbst, hier mit (11) bezeichnet, muß aus magnetisch nichtleitendem Material sein, z.B. aus Kunststoff. Die Spule (12) ist entweder direkt auf dieses Rohr gewickelt oder auf Spulenkörper, die dann über das Rohr geschoben werden. Die Spulen (12) werden mit dem' Rohr mechanisch fest verbunden, isoliert und gegen die Abwasser durch entsprechende Mittel geschützt. Nach der Erfindung wird die Kombination aus Plastikrohr (11) mit Wicklung (12) für bestimmte Fälle mit einem Rohr (13) aus magnetisch leitendem Material z.B. Eisen- oder Ferritmaterial umgeben. Dies dient der Festigkeit und verringert den magneten Widerstand. Wenn die Feldlinien außerhalb der Spule auch zur Geltung kommen sollen, darf keine Eisenumhüllung vorgesehen werden.

In Figur 5 ist eine Anordnung von Magneten angegeben, deren Abstände so ausgebildet sind, daß sie als überlaufrillen (9) vom Zufluß (8) zum Belebtschlammbecken (2) dienen.

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Cn Figur 6 sind über das Rohr (11) zwei Langfeldspulen (12) ähnlich wie die Ablenkspulen von Fernsehgeräten - gestülpt, so daß ein Magnetfeld wie in Figur 6 eingezeichnet entsteht. Der außen liegende Kern besteht aus feritischem Material oder anderem Eisen.

In Figur 8 ist eine Magnetanordnung gezeigt, die aus einer Schiene (±5) mit aufgesetzten Polschuhen (18) besteht. Zwischen den Polschuhen (18) ist jeweils eine Spule (19/20) auf die Schiene (15) gewickelt oder geschoben. Der Wickelsinn der Spulen wechselt dabei von Spule zu Spule, so daß daraus ein Feld wie eingezeichnet entsteht. Spule (19) hat einen anderen Wicklungssinn wie Spule (20) usw. Mehrere solcher Schienen können aneinandergelegt werden. Die Schiene (15) läßt sich aber auch als Platte, wenn die Dimensionen nicht zu groß sind, auslegen. Die Spulen (19/20) werden dann in der einen Richtung

verhältnismäßig lang. . .

Bei allen Magneten bzw. ihren Teilen ist vorteilhaft eine Umhüllung von nicht magnetisch leitendem Material, am besten aus geeignetem Kunststoff. Das zu beeinflussende Medium wird in Figur 8 senkrecht zur Zeichenebene geführt. Es ist aber auch eine treppenförmige Anordnung möglich derart, daß die Polschuhe (18) beispielsweise in ihrer Höhe von links nach rechts in ihrer Höhe abnehmen.

In Figur 7 ist eine zweckmäßige Form der Erfindung gezeichnet. Der wesentliche Unterschied zu dem Rohr nach Figur 4 besteht darin, daß im Rohr nach Figur 7 im Zentrum ein Stab oder Draht (21) geeigneter Dicke und entsprechender magnetischer Leitfähigkeit angeordnet ist. Nach der Erfindung ist es zweckmäßig, mit einer solchen Anordnung in an sich bekannter Weise Materialien zu verwenden, die für Meßoder Regelzwecke verwendet werden können, wie z.B. Konstantan oder Chromnickel. Es können auch mehrere Materialien verwendet werden. Dabei soll es nach, der Erfindung auch möglich sein, daß magnetischleitendes und magnetisch nicht oder schlecht leitendes Material voneinander getrennt in dem Stab untergebracht sind. Vor allem soll es möglich sein, den Stab selbst oder eine zusätzliche Leitung für den e3&trischen Stromdurchgang zu verwenden. Es ist auch vorgesehen, den Stab ganz oder teilweise mit Isoliermaterial zu umgeben, das auch gleichzeitig gegen Korrosion schützt.

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Claims

Patentansprüche

l) Verfahren für biologische Abwasseranlagen dadurch gekennzeichnet, daß geeignete magnetische Felder in Bezug auf die räumliche Dimension, die Feldstärke unddie Einwirkungszeit angewendet

werden. .
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich die magnetische Einwirkung auf die zulaufenden Abwässer und/oder den Belebtschlamm und/oder die Luft/SauerstoffZuführungsorgane erstreckt. .
.3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungszeit in Sekunden multipliziert mit der zur Wirkung, kommenden Feldstärke in Gauß eine Konstante.k ist, die je nach Medium zwischen 25 und 1000 Gaußsekunden zu wählen ist, wobei die Feldstärke gegenüber dem Erdmagnetfeld sehr groß, etwa 100 bis 200mal dem Erdfeld sein soll.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß Elektro- und/oder Permanentmagnete so angeordnet sind, daß sie im Bereich der Abwässerzuleitung (1) zum Belebtschlammbecken, im Bereich des Belebtschlaitunbeckens (2) selbst, an der Schlammrückführleitung (4), an der Luftzuleitung (5) und den Verteilerfiltern bzw. Auslaßöffnungen (6) ständig oder zeitweise, einzeln oder mehrere zusammen zur Wirkung kommen.
5. Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre

(11), Rinnen usw. aus magnetisch nicht leitendem Material (keramik, Glas, Kunststoff) bestehen. ;
6. Anordnung nach Anspruch'5 dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre

(11) oder Rinnen direkt als Wickelkörper verwendet werden.

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7. Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Spulen über dem Rohr (11) oder der Rinne angeordnet sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Spu3.en als Langfeldspulen Figur 6 ausgebildet sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einzeln oder in Gruppen hintereinander oder parallelgeschaltet werden können. . ·
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 dadurch gekennzeichxiet, daß das mit Spulen (12) belegte Rohr (11) von einem zweiten Rohr (13) umgeben ist, welches aus magnetisch-leitendem Material besteht.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet,

daß sich im Zentrum des Rohres (11) oder der Rinne ein Stab (21) oder ein magnetisch leitender Draht (Figur 7) befindet.
12. Anordnung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stab oder Draht selbst auch elektrisch leitfähig ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11 und/oder 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder Draht elektrisch gegen das umgebende Medium isoliert ist.
14. Anordnung nach Anspruch 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder Draht ganz oder teilweise aus an sich bekanntem Material für Meß- oder Regelzwecke, z.B. aus Chromnickel/ Kondtantan, besteht.
15. Anordnung nach Anspruch 5 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Spule (12) oberhalb des Flüssigkeitspegels angebracht ist.
16. Anordnung nach Anspruch 5 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Spule (12) kurz vor den Filtern (6) angeordnet ist.

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17. Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser (1) vor dem Eintritt in das Belebtschlammbecken.(2) durch ein oder mehrere Rohre oder Rinnen fließt/ die von einem Elektromagneten umgeben sind.
18. Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der ,...-. Überlauf (9) zwischen Äbwasserzulaufrinrie (8) unddem Belebtschlammbecken (2) aus Magneten derart besteht, daß die Abwasserflüssigkeit das Magnetfeld durchströmt.
19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Rückflußschlamm auf einer Teilstrecke durch einen Magneten geführt wird. ' .
20. Anordnung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet' zwischen Absetzbecken (3) bzw. Schlammpumpe und dem Belebtschlammbecken (2) angeordnet ist.
21. Anordnung nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, daß dem wässerigen Rückschlamm vor Einlauf in das Magnetfeld Luft und/oder Sauerstoff zugeführt wird.
22. Anordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen in Vertiefungen des keramischen Rohres untergebracht sind.
23. Anordnung nach Anspruch 19 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß über dem ersten Rohr noch ein zweites wasser- und säurefest angebracht

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24. Anordnung nach Anspruch 7 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Vorrichtungen und Schaltungen vorgesehen sind,: die den Strom der Magnetspulen zu regeln gestatten. _;

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