DE2365749C3

DE2365749C3 - Verfahren zum Behandeln von Abwasser

Info

Publication number: DE2365749C3
Application number: DE2365749A
Authority: DE
Inventors: Louis Maynard Grand Island N.Y. Laclair; John Ruben Westport Conn. Mcwhirter; William Lawrence Charleston Va. Ross
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1980-01-24
Also published as: CA989984A; EG11081A; IL42628A0; NL7309138A; ES416385A1; SE401360B; ES416384A1; IE38480L; NO139122B; LU68387A1; US3890231A; FI57094C; FR2223311A1; FR2223311B1; NO139122C; AR197343A1; FI57094B; HU169945B; DE2365749B2; DE2365749A1

Description

Q+

Rj\RiJ

ein Verhältnis von V/ durch V; zwischen 0,25 und 0,70 einstellt, wobei die einzelnen Ausdrücke der Gleichung folgende Bedeutung haben:

Vf = radiale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der äußeren bogenförmigen Überlaufkante mit größerem Krümmungsradius,

Vi = radiale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der inneren bogenförmigen Begrenzung mit kleinem Krümmungsradius.

Q = zeitliches Überlaufvolumen an Flüssigkeit aus der Klärzone,

R = zeitliches Rückflußvoliimen an Belebtschlamm aus der Klär/one in die erste Begasungszone.

R\ = kleiner Krümmungsradius der inneren bogen förmtgen Begrenzung und

Ri =■ größerer Krümmungsradius der äußeren, bogenförmigen I Ibcrlaufkanic.

2 Verführen nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet. AM man bei einem Abwasser mit weniger als JDO mg/l HSH, Hel.isiiing eine Klar/one mit einer Bogenlänge zwischen 180 Grad und 300 Grad verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Abwasser mit mehr als 300 mg/1 BSBvBelastnng eine Klärzone mil einer Bodenlange zwischen 90 Grad und 240 Grad verwende!

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine bogenförmige Klärzone verwendet wird, deren Fläche in einem Verhältnis zum Gesamtvolumen der Begasungszonen steht, welches zwischen 0,33 und 0,82 mVm¹ beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine bogenförmige Klärzone verwendet wird, deren Fläche in einem Verhältnis zum Gesamtvolumen der Begasungszonen steht welches zwischen 0,16 und 0,36 Tn¹Im¹ beträgt.

γ: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit einem wenigstens 50 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gas in Gegenwart von Belebtschlamm zur biologischen Oxydation in wenigstens zwei Stufen, bei dem die aus Abwasser und Belebtschlamm bestehende Flüssigkeit und das Gas in einer bedeckten ersten Begasungszone vermischt weiden und eines der beiden Medien gleichzeitig zirkuliert wird, bei dem das an Sauerstoff verarmte Gas und die teilweise oxydierte Flüssigkeit aus der ersten Begasungszone in eine bedeckte, zweite Begasungszone getrennt voneinander überführt und dort kontinuierlich miteinander gemischt werden und ünes der Medien zirkuliert wird, bei dem die aus der letzten Begasungszone abgezogene Flüssigkeit in einer Klärzone in geklärtes Wasser und Belebtschlamm getrennt wird und bei dem wenigstens ein Teil des Belebtschlammes in die erste Begasungszone zurückgeführt wird.

Bis vor kurzem wurde atmosphärische Luft als die einzige Quelle für Sauerstoff in Anlagen mit aktiviertem

» Schlamm verwendet. In letzter Zeit hat eine andere Verfahrensvariante an Bedeutung gewonnen, bei der Sauerstoff hoher Reinheit als Oxydationsmittel in einer Reihe von geschlossenen, rechtwinkligen Behältern, vorzugsweise in stufenweiser Ausbildung mit getrennter

Überführung des Gases und der Flüssigkeit von einem Behalte in den nächsten verwendet wird. Derartige Verfahren sind in den US-Patentschriften 35 47 813, 35 47 814 und 35 47 815 beschrieben. Die mit Sauerstoff hoher Reinheit betriebenen Begasungssysteme bringen

4^r> wesentliche Vorteile mit sich gegenüber Anlagen unter Verwendung von Luft, wie z. B. einen schnelleren biologischen Umsatz des zugeführten Abwassers und infolgedessen geringere Abmessungen der Begasungsbehälter.

■ίο Das zum Verfahren gehörige Klären wird wesentlich beeinflußt von der Ar! der verwendeten Begasung. Kläranlagen nach dem Belebtschlammverfahren haben 'wei Aufgaben: Sie müssen einen Überlauf mit einem geringen Gehalt von suspendierten Feststoffen gewahr-

Y, leisten, und sie müssen ferner eine F.indickung der abgesetzten Feststoffe gewährleisten unter Gewinnung eines Schlammes genügender Konzentration, um eine wirksame biologische f.Micken in der Begasungszone aufrechl/uerhalten Die Wirks.rnkeit der Klürverf.ihren

ho in f rfiillung dieser I nrdenmpen hangt in weiten) Ijmfiirige ah mim Ίνι nh.vsjk.iliMJien \rt der ! eslsloffe in der aus der Begasungszone abgezogenen Flüssigkeit, und auch in dieser Bes'.ichitng bringt das Begasen mit Sauerstoff deutliche Vorteile mit sich gegenüber dem

b5 Begasen mit Luft. Bei dem letzteren Verfahren entstehen kleine, gebrechliche, verhältnismäßig schlecht ausgeflockte Teilchen mn I rMstoffcii, die sich in der Kläranlage mehl |iiit ,ihsiM/o" Dumber hinaus hat der

abgesetzte Schlamm ein hohes spezifisches Volumen, das beispielsweise durch den Schlamm-Volumen-Index (SVI) gemessen wird, so daß wegen der schlechten Absetzfähigkeit und der schlechien Eindickbarkeit ein Klärbecken zum Behandeln von Schlamm, der durch Begasen mit Luft entstanden ist, verhältnismäßig groß sein muß, um genügend wirksam zu sein. Im Gegensatz hierzu entsteht bei dem Begasen mit Sauerstoff ein Schlamm mit einer besseren Absetzfähigkeit, d. h. einer höheren Absetzgeschwindigkeit (geringes SVI) und einer besseren Entwässerungsfähigkeit.

Bei den Abmessungen von Klärbecken müssen die beiden Funktionen der Klärung und der Eindickung gesondert beobachtet werden, und es müssen solche Abmessungen gewählt werden, welche beiden Erfordernissen gerecht werden. Es ist ferner notwendig, daß das Klärbecken keine toten Winkel enthält, in welchen keine Durchströmung stattfindet. Das wird erreicht durch eine geometrische Form ohne scharfe Ecken oder ohne Gebiete, in weiche der Flüssigkeitsstrom nicht gelangt, und durch eine gleichmäßige Durchströmung innerhalb des Klärbeckens. Diese letztere Eigenschaft wird zwar im wesentlichen gewährleistet durch eine möglichst gleichförmige Verteilung der einslrömenden Flüssigkeit über den ganzen Querschnitt des Klärbekkcns. es ist aber auch notwendig, die Strömung innerhalb des Beckens so zu halten, daß eine genügende Verweilzeit für das Absetzen gesichert ist. Es ist ferner erwünscht, die Strömung der Flüssigkeit in dem Klärbecken so zu halten, daß sie in einen verhältnismäßig ruhigen, laminaren Zustand gelangt, und daß die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Großteils des Flüssigkeitsvolumens gering sind.

LIm die gesamte Fläche des Klärbeckens wirksam auszunutzen, muß die Länge des Durchströmungsweges auch bei starkem Zufluß wenigstens der Länge gleich sein, die für das Absetzen erforderlich ist. Wenn die erforderliche Absetzstrecke kürzer ist als der Strömungsweg, dann findet eine Verteilung der Feststoffe nur über einen Teil der Fläche des Klärbeckens statt. Unter diesen Umständen ist das Klärbecken zu groß und auch die gesamte Anlage ist größer als erforderlich. Wenn die Strecke für das Absetzen größe.· ist als der tatsächlich vorhandene Strömungsweg für die Flüssigkeit, so kann eine größere Menge von Feststoffen mit der aus dem Klärbecken überlaufenden Flüssigkeit mitgerissen werden.

Bei kleineren Kläranlagen nach dem Belebtschlammverfahren wird aus Kosten- und Platzgründen angestrebt zumindest die Begasungszonen und das Klärbekken in einer einzigen, möglichst rund ausgeführten Baueinheit zusammenzufassen. Dies hat den Vorteil, daß insbesondere die Anlagekosten je Raumeinhei' des umbauten Volumens am geringsten gehalten werden können und Forderleitungen und Förderarbeit für die Flüssigkeiten durch direkten Übertritt von einrm Becken innerhalb des umbauten Volumens in das nächste weitgehend vermieden w:rden können.

Man hat daher schon geschlossene, kreisförmige Belebtschlammkläranlagen mit Luf(begasung gebaut Cine solche Anlage ist beispielsweise in der US PS 34 15 379 beschrieben. Diese Anlage besitzt ein zentrales Klärbecken und periphere Begasurigszönen. Andere Anlagen (US-PS 25 06 ίΙ27) verwenden eine periphere Klärzone, die sich über den gesamten Umfang von 360° erstreckt, damit der Sirömungsweg der Flüssigkeit zumindest der crfordcirlidien Absetzstrecke entspricht. Bestimmend ruf die Aufteilung der Anlage in ein Volumen für die Belüftungszonen und eine Fläche für die Klärzone sind im allgemeinen die oben erläuterten Anforderungen an die Strömungsverhältnisse in der Klärzone. Da diese in Iuftbegasten Belebtsehlammanlagen derart sind, daß man eine periphere Klärzone im allgemeinen über den ganzen Umfang versehen muß, ergeben sich verhältnismäßig große Anlagen, da im Zentrum der Anlage genügend Volumen für die Begasungszonen verbleiben muß.

ίο Die Technik der Sauerstoffbegasung hat in bezug auf das Absetzverhalten des Schlammes neue Perspektiven eröffnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art den Absetz- bzw. Klärvorgang so zu gestalten, daß sich bei günstiger Einfügbarkeit der Klärzone in eine kreisförmige Kompaktkläranlage eine optimale Klärwirkung auf engstem Raum ergiat.

Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß dies dann

>o der Fall ist wenn man die aus der zweiten Begasungszone abgezogene Flüssigkeit zum Ab', inen des Belebtschlammes in radialer Richtung durcii c"ic bügcnfuftfiige Klärzone mit einer Bogenlänge zwischen 90 und 33O¹" von einer inneren bogenförmigen Begrenzung mit kleinem Krümmungsradius in Richtung auf eine äußere bogen^f5rmige Überlaufkante mit größerem, zur inneren bogenförmigen Begrenzung konzentrischen Krümmungsradius mit einer radialen Geschwindigkeit und in einer Menge strömen läßt, daß sich nach der Gleichung

ν,

Q \ (Ri

* R) \ JR₂

ein Verhältnis von Vi durch V, /v. ,sehen 0.25 und 0,70 einstellt, wobei die ein/einen Ausdrücke der Gleichung folgende Bedeutung haben:

Vf = radiale Strömungsgeschwindigkeit aer Flüssigkeit an der äußeren bogenförmigen Überlaufkante mit größerem Krümmungsradius.

Vi = radiale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der inneren bogenförmigen Begrenzung mit kleinem Krümmungsradius.
Q = zeitliches Überlaufvolumen an Flüssigkeit aus der

Klärzone.
^4> R = zeitliches RückfluUvolumen an Belebtschlamm

aus der Klärzone in die erste Begasungszone,
Rt = kleiner Krümmungsradius der inneren bogenförmigen Begrenzung und

/?2 = größerer Krümmungsradius der äußeren, bogen-⁾⁰ förmigen Überlaufkante.

Je nach BSBi-Belastung des Abwassers ergeben sich unterschiedliche Bogenlängen-Winkelbereiche für die Klamme. Auch sollte die Fläche der Klär/one in einem bestimmten Verhältnis zurr Gesamtvolumen der Begasungszonen stehen. Diesbezügliche Merkmale sind in den Unteransprüchen beansprucht

Es hat sich uncrwarteterweise gezeigt, daß bei der Begasung von Abwasser mit Sauerstoff in einer

mi geschlossenen k.eisförmigen Anlage mit einer ,im Umfang abgeordneten Klär/one die Bogenlänge der Klärzone bis auf 90° herabgesetzt werden kann, ohne daß die Länge des Absetzweges größer ist als die Strömungslänge. Das bedeutet, daß die übrigen Umfangsbereiche einer Anlage für andere Zwecke zur Verfugung stehen, i. B. zum Begasen, zum Ausfaulen des aktivierten Schlammes und zum Chlorieren der aus der Klärzone abgezogenen Flüssigkeit. Um die gewünsi tue

Behandlung des Abwassers mit gasförmigem Sauerstoff unter wirksamer Ausnutzung des im Vergleich zu Luft verhältnismäßig teuren Sauerstoffes zu erzielen; um den Gehalt des abfließenden Wassers an BSBs herabzusetzen, und um einen aktivierten Schlamm mit den obenerwähnten guten Absetzeigenschaftcn zu erhalten, ist es erfindüngsgemäß notwendig, von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs I auszugehen.

Bei einer entsprechenden Anlage kann eine der Begasungszonen in einem bogenförmigen Teil der Anlage angeordnet sein, der deswegen verfügbar ist, weil der bogenförmige Teil der Klärzone kurzer gehalten werden kann als bei l.uftanlagen.

Der hierbei gebrauchte Ausdruck »bogenförmige Zone« bedeutet eine umschlossene Zone einer geschlossenen, kreisförmigen Anlage zur Behandlung von Abwasser, die außen begrenzt ist durch die kreisförmige äußere Wandung des Behälters, innen begrenzt ist durch oinp kreisförmige, innere Zwischenwand und an den Enden begrenzt ist durch radial verlaufende Teilwände, wobei die kreisförmigen inneren und äußeren Wände Bogenlängen von weniger als 360° haben.

Die Bogenlänge der Klärzone einer solchen Anlage kann bis herab zu 90° betragen, wobei immer noch die tatsächliche Slrömungslänge wenigstens so groß ist, wie die erforderliche Absetzstrecke.

Wenn sich bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich die letzte Begasungszone im Zentrum der Anlage befindet, kann die oxydierte Flüssigkeit aus der letzten Begasungszone gleichmäßig verteilt direkt in den inneren bogenförmigen Teil des Klärbeckens eingeführt werden. Das bedeutet, daß die oxydierte Flüssigkeit radial nach außen von der inneren Wandung zu der äußeren Wandung strömt, wobei die tatsächliche Strömungslänge daher der radiale Abstand zwischen den Wandungen ist. Deshalb wird die letzte Begasungszone vorzugsweise innerhalb der inneren Umwandung angeordnet, da hierbei die erforderliche radiale Strömungsrichtung in dem zur Klärung dienenden bogenförmigen Teil am leichtesten gesichert ist. Das bedeutet, daß eine oder mehrere verengte öffnungen in der inneren Wandung vorgesehen sein können, um die gewünschte Strömung der oxydierten Flüssigkeit aus der letzten Begasgungszone in die bogenförmige Klärzone zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Abwasser bringt erhebliche Vorteile mit sich gegenüber dem Arbeiten in kreisförmigen Anlagen, bei welchen gemäß dem Stande der Technik Luft verwendet wird. Beispielsweise beansprucht bei einem täglichen Anfall von 3500 bis 4000 m³ Abwasser das erfindungsgemäße Verfahren nur 47% der Fläche, die für eine entsprechende Anlage bei Verwendung von Luft zum Begasen erforderlich ist. Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch sehr viel kompakter als eine rechtwinklige Anlage, bei welcher ebenfalls Sauerstoff zum Belüften verwendet wird, z. B. nach der US-PS 35 47 815.

Bei dem obenerwähnten Anfall von täglich 3500 bis 4000 m³ Abwasser müßte bei einer gleichen Durchführung des Verfahrens die äußere Wandung einer rechtwinkligen Anlage eine Länge von etwa 85 m haben, während die äußere Wandung einer erfindungsgemäßen Anlage nur eine Länge von 26,5 m haben müßte, was nur 31 % bedeutet.

Bei dem beschriebenen Verfahren ist der Raumbedarf für die Begasung nicht nur erheblich geringer als bei der Begasung mit Luft, dieser Raum ist auch in wenigstens zwei Zonen unterteilt. Das bedeutet, daß die mritig angeordnete kreisförmige letzte Begasungszone einen geringen Umfang hat, und daß die oxydierte Flüssigkeit nur innerhalb eines kleinen begrenzten Gebietes in die bogenförmige Kläfzonc eintritt. Das örtlich begrenzte Verteilungsgebiet bringt hohe radiale Strömungsgeschwindigkeiten beim Einlaß an der inneren Wandung mit sich, Wegen des tatsächlichen langen radialen Strömungsweges der Flüssigkeit und wegen der höheren Absetzgeschwindigkeit des oxydierten Schlammes genügt die Vergrößerung der Fläche, über weiche die Flüssigkeit strömt, um ein gutes Absitzen /u sichern. Die Länge der Absetzstrecke liegt also innerhalb des tatsächlichen radialen Strömungsweges, da die Flüssig· keil in dem Klärbecken sich gut radial ausbreiten kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer geschlossenen, kreisförmigen Anlage zur Behandlung von Abwasser mit einer bogenförmigen Klürzonc mit einer Bogenlänge von 295°.

Fig. 2 graphisch das Verhalten einer mit Luft begasten kreisförmigen Anlage, in welcher Abwasser mit einem Gehalt von 250 mg/1 BSB., in einer Begasungszone mit einem Gesamtgchalt an suspendierten Feststoffen von 2200 mg/1 behandelt wird.

F i g. Λ graphisch das Verhalten einer kreisförmigen

Anlage bei der Begasung mit Sauerstoff, in welcher Abwasser mit einem Gehalt von 250 mg/1 BSBs und 5000 mg/1 an gesamten suspendierten Feststoffen behandelt wird.

Fig.4 graphisch das Verhalten der Klärung in einer

kreisförmigen, mit Luft begasten Anlage bei Verarbeitung von Abwasser mit 686 mg/1 BSBs in einer Begasungszone mit einem Gesamtgehalt von 2200 mg/1 an gesamten suspendierten Feststoffen und

F ι g. 5 graphisch das Verhalten der Klärung in einer

mit Sauerstoff begasten kreisförmigen Anlage bei der Behandlung von Abwasser mit einem Gehalt von 686 mg/1 BSBs bei einem Gehalt von 6500 mg/1 an gesamten suspendierten Feststoffen.

Γ I g. ι ^cigl äincmaiinnl in L^rauiatioi cmc Mciaiui-

mige Anlage zur Behandlung von Abwasser mit einer bogenförmigen Kläranlage 45, die sich über einen Winkel von 295° erstreckt. Die Zone 25 kann als erste Begasungszone und die zentrale Zone 37 als zweite Begasungszone dienen, aus der das oxydierte Abwassergemisch dann unmittelbar in die Klärzone 45 gelangen kann. Die Klärzone 45 ist durch zwei radiale Teilwände 54 und 56, eine innere bogenförmige Begrenzungswand 21 und eine äußere bogenförmige Wand 20 begrenzt. Entlang der äußeren Wand 20 verläuft eine Überlaufkante 67 für das' geklärte Abwasser, welches von einer Überlaufrinne 68 aufgenommen wird.

Das Verhältnis der Fläche der Klärzone zum Volumen der Begasungszonen beträgt etwa 0.65 mVm³ und das Verhältnis zwischen dem Radius Rt der inneren Wand 21 zum Radius R₂ der äußeren Wand 20 ist etwa 038Z

F i g. 2 bis 5 vergleichen die Längen der tatsächlichen Flüssigkeitsströmung mit den Absetzstrecken bei Kläranlagen, bei denen das Abwasser mit Luft begast ist, und bei Kläranlagen, bei denen das Abwasser mit Sauerstoff begast ist Die Länge der Absetzstrecke wurde unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Verteilung der begasten Flüssigkeit über einen senk-

rechten Querschnitt einer Fläche benachbart der inneren Wandung bestimmt, ferner einer gleichmäßigen radialen Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten nach den Fi g. 2 bis 5. Die Kurve A zeigt die Länge der Absetzstrecke, und die Kurve B zeigt die Länge des tatsächlichen Strömungsweges.

Fig.2 zeigt das Verhalten einer Kläranlage, die mit Luft Segast ist, wobei Abwasser mit 250 mg/l BSB₅ und 2200 fiig/l gesamte suspendierte Feststoffe behandelt wurde. Fig.3 zeigt das Verhalten einer Kläranlage einer in zwei Stufen mit Sauerstoff begasJ.en Anlage bei Behandlung von Abwasser mit dem gleichen Gehalt an BSB₅. aber mit einem höheren Gehalt an gesamten suspendierten Feststoffen in der Begasungszone von 5000 mg/l. Bc. Vergleich dieser Kurven sieht man, daß in einer Anlage nach Fig.2. in welcher mit Luft begast wurde, die tatsächliche Länge des Strömungsweges der Flüssigkeit nur dann die Länge der Absetzstrecke Rrrpirhi. wenn die Klärzone eine Bogenlänge von 360° hat, und daß jede Abnahme der Bogenlänge der Klärzone es verhindert, daß abfließendes Wasser mit einem geringen Gehalt an Feststoffen anfällt. Im deutlichen Gegensatz hierzu genügt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Bogenlänge von nur 260° für die Klärzone, wobei die Länge der Gesamtströmung größer ist als die Absetzstrecke, so daß eine wirksame Abtrennung der Feststoffe in der Klärzone möglich ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das Verhalten von Kläranlagen in kreisförmigen Anlagen, die entweder mit Lr^rl oder Sauerstoff begast waren. In der mit Luft begasten Zone wurde ein Abwasser mit 686 mg/l BSB5 und einem Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen von 2200 mg/l verwendet, während im Gegensatz dazu in den mit Sauerstoff begasten Zonen ein Abwasser mit einem Gehalt von 6500 mg/l an gesamten suspendierten Feststoffen verwendet wurde.

Wie bei der Fig.2 zeigt auch die Fig.4, daß Abwasser mit einem höheren Gehalt an BSB₅ in mit Luft begasten kreisförmigen Anlagen ebenfalls ein Klärgefäß mit einer Bogenlänge von 360° erfordert, d. h„ daß

Tabeiie i

die Länge der Absctzsirceke nach Kurve A oberhalb der talsächlichen Slföniungslänge nach Kurve B liegt, und zwar bei jeder Bogenlänge der Klärzone. Die F i g. 5 zeigt, daß eine Bogenlänge der Klärzone von 80° genügt, um eine wirksame Abtrennung der Feststoffe vom Wasser und einen sauberen Überlauf zu erzielen. Es sei bemerkt, daß die kreisförmigen Anlagen, in welchen mit Luft begast wurde, nach den F i g. 2 und 4, nicht so flexibel sind, daß weitere Behandlungszonen wie beispielsweise eine aerobe Ausfaulzorte und eine Chlofierzone eingebaut werden können, wie das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich ist.

Innerhalb des weiten Bereiches von 90 bis 330° für die Bogenlänge der Klärzone ist es vorzuziehen, Klärbekken mit Bogenlängen von 180 bis 300° zu verwenden, wenn Abwässer mit weniger als 300 mg/l BSB-; verarbeitet werden sollen, und Klärbecken mit Bogenlängen von 90 bis 240°, wenn Abwasser mit mehr als 300 mg/l BSB₅ verarbeitet werden sollen. Es ist ferner vorzuziehen, Klärbecken mit Bogenlängen von 180 bis 330° zu verwenden, wenn in der geschlossenen kreisförmigen Anlage gemäß der Erfindung eine Kontaklstabilisation ausgeführt werden soll, d. h, wenn in einer verhältnismäßig kleinen Belüftungsstufe mit einer kurzen Verweilzcil für die Flüssigkeit die überstehende Flüssigkeit entfernt wird, und die Feststoffe teilweise für eine weitere Belüftung konzentriert werden.

Die erwähnten bevorzugten Bereiche zeigen die allgemeine Tendenz für optimale Bogenlängen der klärzone, um das Verhältnis der Fläche der Begasungszone zu der Fläche der Klärzone zu vergrößern, wobei eine größere Fläche der Begasgungszone erforderlich ist, um Abwässer mit höheren Konzentrationen an BSB5 zu bearbeiten.

Die Tabelle 1 zeigt geeignete Verfahrensbedingungen in geschlossenen, kreisförmigen Anlagen bei einer Begasung durch Sauerstoff gemäß der Erfindung im Vergleich mit Anlagen bei einer Begasung mit Luft zur Behandlung von typischem städtischem Abwasser.

System mit Sauerstoff System mit Luft

Sauerstoff-Gehalt der gemischten Flüssigkeit (mg/l) 4-8

Begasungszeit (Stunden) 1-3

Konzentration an suspendierten Feststoffen (MLSS) (mg/l) 4000-8000

Konzentration an flüchtigen, suspendierten Feststoffen (MLVSS) (mg/l) 3000-6000 kg BSB₅/Tag

kg MLVSS

Schlammvolumenindex nach Mohlman (ml/g)
Konzentration des zurückgeführten Schlammes (mg/l) 0,5-1,55

30-70
15000-50000

1-2
3-8

1000-3000
900-2600

0,25-0,80

100-150
5000-15000

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verhältnis der Fläche der bogenförmigen Klärzone zu dem Inhalt der gesamten Belüftungszone dem BSB5-Gehalt des Abwassers angepaßt- Für zu behandelndes Abwasser mit BSBs-Konzentrationen von weniger als etwa 300 mg/l liegt das Verhältnis der Fläche der bogenförmigen Klärzone zum Volumen der Belüftungszonen vorzugsweise zwischen etwa 0,33 und 0,82 m², während das vergleichbare Verhältnis bei mit Luft belüfteten kreisförmigen Anlagen im Bereich von etwa 0,07 bis 0,34 m²/m³ Hegt Für ein Abwasser mit BSBs-Konzentration über 300 mg/l kann das Verhältnis der bogenförmigen Klärzonenfläche zu dem Volumen der Belüftungszonen vorzugsweise zwischen etwa 0,16 und 036 mVm³ liegen. Die vergleichbaren Verhältnisse für mit Luft belüftete kreisförmigt: Anlagen liegen in dem Bereich von etwa 0 bis 0,14 m²/m³. Im allgemeinen soll bei Abwässern mit geringen Verunreinigungen die

bogenförmige Klärzone vorzugsweise einen verhältnismäßig großen Anteil der gesamten Fläche der Anlage ausmachen, während bei Abwässern mit einem hohen Gehalt an Verunreinigungen die bogenförmige Klärzo^ he vorzugsweise einen verhältnismäßig kleineren Anteil der Gesamtfläche der Anlage ausmacht.

Tabelle Il vergleicht die Flächen der Begasungszonen und die Flächen für die Kläfzone, die bei ffiil Luft begasten kreisförmigen Anlagen und mit Sauerstoff begasten kreisförmigen Anlagen mit bogenförmigen Klärzonen benötigt werden, alles beruhend auf einen Durchsatz von etwa 3800 m' je Tag Abwasser.

Tabelle II	BSBs	Suspendierte	Belüf-	Klär-
Art der		Feststoffe	tungs-	fläche
Belüftung			fläche
	(mg/1)	(Ml SS) (mg/1)	(m²)	(m²)
	200	2200	273,5	159,8
Luft	250	2200	341,8	159,8
Luft	686	2200	938,3	159,8
Luft	200	5000	72,9	131,0
O₂	250	5000	91,2	131,0
O₂	250	5500	91,2	144,1
O₃	686	6500	192,7	154,9
O₂

Die Tabelle zeigt, daß, unter typischen Betriebsbedingungen in Systemen mit einer Begasung mit Sauerstoff ein erheblich geringeres Begasungsvolumen erforderlich ist, als bei Begasung mit Luft (die Flüssigkeitshöhe war immer gleich und betrug 3,7 m). Beispielsweise beträgt bei einem Gehalt an BSBs von 200 mg/1 das Belüftungsvolumen eines typischen Systems mit Sauerstoff etwa 25% des Volumens eines entsprechenden Systems mit Luft. Der Grund für diesen Unterschied ist in der Tabelle I gezeigt. Bei der Begasung mit Luft kann nur eine sehr geringe Konzentration von aktiven biologischen Feststoffen (MLVSS), typischerweise 900 bis 2600 mg/I, erhalten werden, und es müssen daher

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äCttl glOUC OCIIUIlCI VlMgCUGllCU ÄClll, UtII lailgC

Verweilzeiten zu erreichen, die notwendig sind für eine vernünftige Entfernung von BSB5. In Systemen mit Sauerstoff mit höheren Gehalten an biologisch aktiven Feststoffen kann auch eine höhere biologische Assimilation aufrechterhalten werden, und man kann daher mit wesentlich kleineren Begasungskammern arbeiten.

Die Fähigkeit zum Behandeln von Abwasser mit einem Begasungssystem kann beschrieben werden als ein Betriebsbereich für das System, ausgedrückt in kg BSB₅/Tag je m³ des Volumens der Begasungszone. Bei Begasung mit Luft wird typischerweise gearbeitet mit Werten von 475 bis 950 kg BSBs/Tag m³, während bei Begasung mit Sauerstoff gearbeitet werden kann bei Werten von 950 bis 4750 kg BSBs/Tag m³. Bei einer gegebenen Beladung mit BSB₅ ist das System, in welchem mit Sauerstoff begast wird, im Umfang kleiner als ein entsprechendss System, in welchem mit Luft begast wird. Das Verhältnis der Radien der inneren Wandung /?i zu der äußeren Wandung Ri liegt zwischen 0,25 und 0,70.

Wenn dieses Verhältnis R\l Ri über 0,70 liegt, wird der Zwischenraum i\> eng, um bogenförmige Begasungszorien mit gutem Mischen unterzubringen, d. h., die Zonen werden zu lang im Verhältnis zu ihrer Breite sein. Auch ¹S die bogenförmige Klärzone würde so eng sein, daß ungünstige Strömungserscheinungen auftreten, wobei der tatsächliche Strömungsweg der Flüssigkeit bis zur äußeren Wandung zu kurz würde.

Bei einer solchen Nähe zwischen Einlaß und Überlauf entstehen häufig Kurzschlußströmungen. Wenn das Verhältnis R\IRi unter 0,25 liegt, so ist die zentrale Zone sehr klein im Verhältnis zu der gesamten Flache der Anlage. Die innere Wandung der bogenförmigen Klärzone ist im Umfang sehr kurz, und die oxydierte

l> Flüssigkeit wird nur örtlich verteilt, was zur Turbulenz mit den schädlichen Folgen für die Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit führt.

Ein bevorzugtes Verhältnis des Wertes für R\/Ri liegt zwischen 0,30 und 0,60.

Wie schon oben erörtert wurde, erfordert es das erfindungsgemäße Verfahren, daß das Verhältnis Vp/ Vi zwischen 0,1 und 0,5 liegt, wobei Vb die radiale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an dem äußeren größeren konzentrischen Durchmesser am

Überlauf bedeutet, und Vi die radiale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an dem inneren kleineren Durchmesser des Einlasses bedeutet. Verhältnisse unter 0,1 erfordern zu hohe Werte für Vi, wodurch Feststoffe aus dem Schlammsumpf im Klärbecken aufgewühlt

jo werden, eine Turbulenz erzeugt wird und eine nicht gleichmäßige Strömung bewirkt wird, welche das Trennen der Feststoffe von der Flüssigkeit hindert. Verhältnisse über 0.5 ergeben nicht die genügende Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit in dem radialen Weg über die bogenförmige Klärzone, die notwendig ist, um die Feststoffe abzutrennen, bevor die Flüssigkeit die äußere Wandung erreicht. Beispielsweise ist bei Rückführung des Schlammes in einem Volumenverhältnis von 0,3. so daß das Verhältnis R/Q = 0,3 ist, wobei R die Volumenmenge des aktivierten Schlammes bei der Rückführung ist, Q der aus der Klärzone abfließenUen Flüssigkeit ist, das Verhältnis der Werte VV Vi füi uic Anordnung der F i g. i eiwa 0,294.

Es sei zu dem erfindungsgemäßen Verfahren bemerkt, daß die letzte Begasungszone die zentrale kreisförmige Zone innerhalb der inneren Wandung ist. Diese Anordnung wird deshalb vorgenommen, damit die oxydierte Flüssigkeit aus dieser Zone leicht und gleichmäßig in die angrenzende bogenförmige Klärzone verteilt werden kann, während eine solche gleichmäßige Verteilung schwieriger ist, wenn die zweite Begasungszone sich in dem zweiten bogenförmigen Abteil befindet. Im letzteren Falle sind eine Rinne oder ein Trog erforderlich, um die Flüssigkeit zu der Klärzone zu fördern, wobei in diesen ein Absetzen stattfinden kann. Diese Schwierigkeit tritt besonders dann auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit in den Leitungen niedrig sind, wie in den Gebieten, welche weit entfernt sind von den Einführungsstellen der Flüssigkeit. Ein Absetzen in den Leitungen für die Flüssigkeit kann eine schlechte Verteilung in den Einlassen am inneren Durchmesser des Klärbeckens zur Folge haben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit einem wenigstens 50 VoI.-% Sauerstoff enthaltenden Gas in Gegenwart von Belebtschlamm zur biologischen Oxydation in wenigstens zwei Stufen, bei dem die aus Abwasser und Belebtschlamm bestehende Flüssigkeit und das Gas in einer bedeckten ersten Begasungszone vermischt werden und eines der beiden Medien gleichzeitig zirkuliert wird, bei dem das an Sauerstoff verarmte Gas und die teilweise oxydierte Flüssigkeit aus der ersten Begasungszone in eine bedeckte, zweite Begasungszone getrennt voneinander überführt und dort kontinuierlich miteinander gemischt werden und eines der Medien zirkuliert wird, bei dem die aus der letzten Begasungszone abgezogene Flüssigkeit in einer Klärzone in geklärtes Wasser und Belebtschlamm getrennt wird und bei dem wenigstens ein Teil des Belebtschlammes in die erste Begasungszone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der zweiten Begasungs/one abgezogene Flüssigkeit zum Abtrennen des Belebtschlammes in radialer Richtung durch eine bogenförmige Klärzone mit einer Bogenlänge zwischen 90° und 330° von einer inneren bogenförmigen Begrenzung mit kleinem Krümmungsradius in Richtung auf eine äußere bogenförmige Überlaufkante mit größerem, zur inneren bogenförmigen Begrenzung konzentrischen Krümmun_o.radius mit einer radialen Geschwindigkeit und in einer Menge strf>"ien läßt, daß sich nach der Gleichung