DE2400602C2

DE2400602C2 - Verfahren zur Behandlung von in einem Abwasserkanal befindlichem Abwasser

Info

Publication number: DE2400602C2
Application number: DE2400602A
Authority: DE
Inventors: Michael Ernest Addlestone Surrey Garrett; Kenneth Cecil Roydon Essex Smith
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1974-01-08
Publication date: 1984-02-16
Also published as: CA1042568A; GB1452961A; AU6429274A; DE2400602A1; BR7400080D0

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von in einem Abwasserkanal befindlichem Abwasser mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas, das unter Druck in das Abwasser eingeleitet wird.

Aus der US-PS 35 25 685 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren wird in das durch Gefällekanäle strömende Abwasser mit Sauerstoff angereichertes Gas eingeleitet, um zu verhindern, daß das Abwasser septisch wird, sich unerwünschte Stoffe bilden sowie Geruchsbelästigungen auftreten. Das mit Sauerstoff angereicherte Gas wird in den Abschnitten, in die es eingeleitet wird, nicht vollständig gelöst. Vielmehr entweichen Gasblasen aus dem Abwasser, um den Raum über der Oberfläche des Abwassers zu füllen und die leichteren Abwassergase aus dem Abwassersystem auszutreiben.

Dieses Verfahren ist ungeeignet für die Abwasserbehandlung in Steigkanälen, in denen sich keine Gastaschen bilden sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem ⁶« Verfahren der eingangs genannten Art die bakterielle Bildung von Schwefelwasserstoff in einem Abwasser-Steigkanal zu unterdrücken.

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem durch einen Steigkanal geleiteten Abwasser im wesentlichen das gesamte in dieses eingeleitete, mit Sauerstoff angereicherte Gas gelöst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber dem oben dargelegten bekannten Verfahren den Vorteil, daß es nunmehr möglich ist, bei durch einen Steigkanal geleitetem Abwasser die Konzentration des in dem Abwasser gelösten Säuerstoffes genügend groß zu haken, so daß die in dem Abwasser befindlichen Bakterien daran gehindert werden, in dem Abwasser enthaltene sauerstoffhaltige Verbindungen abzubauen. Durch die erfindurigsgemäße Behandlung mit einem mit Sauerstoff angereichertem Gas ist es außerdem möglich, ggf. in dem betreffenden Abwasser vorhandenen Schwefelwasserstoff zu oxydieren. Außerdem ist es für den Pumpvorgang von Vorteil, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine ungelösten Gasvolumina auftreten.

Unter dem Ausdruck »Steigkänal« ist ein geschlossener Kanal zu verstehen, in dem die Abwasserströmung entgegen der Neigung des Kanals oder zumindest eines Teiles des Kanals mittels einer Pumpanlage hervorgerufen wird. Er verläuft zwischen einer Quelle unbehandelten Abwassers und einer Behandlungsstelle oder einer Ablagerungsstelle, wobei eine solche Behandlungsstelle beispielsweise ein Belebtschlammbecken oder eine biologische Filteranlage sein kann und wobei eine solche Ablagerungsstelle beispielsweise ein Vorfluter sein kann. Steigkanäle folgen im allgemeinen den Bodenunebenheiten des Geländes, in weichem sie verlegt sind. Mit »Steigkanal« können auch zylindrische Rohrleitungen bezeichnet werden, die fortgesetzt oder über den größten Teil ihrer Länge in Richtung der Abwasserströmung ansteigen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise längs einer Teilstrecke des Steigkanals angewandt.

Unter dem Ausdruck »mit Sauerstoff angereichertes Gas« sind im Zuge der nachstehenden Darlegungen entweder nahezu reiner Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zu verstehen, bei welchem der Sauerstoffanteil größer ist als der Sauerstoffanteil in Luft.

Das mit Sauerstoff angereicherte Gas kann ggf. einen kleinen Anteil von Ozon oder einem anderen Gas aufweisen, welches günstige Wirkungen hat.

Falls erwünscht, kann das mit Sauerstoff angereicherte Gas in der Weise erzeugt werden, daß Luft mit Sauerstoff angereichert wird.

Bei hintereinandergeschalteten Steigkanälen ist es im allgemeinen zweckmäßig, daß das mit Sauerstoff angereicherte Gas an einer oder mehreren Stellen zwischen dem Kanalauslaß und einem in der Nähe einer Abwasserpumpe angeordneten Rückschlagventil eingeleitet wird, so daß sichergestellt ist, daß die bakterielle Reduktion der sauerstoff- und schwefelhaltigen Abwasserbestandteile erst an der bzw. denjenigen Stellen beginnt, an welcher bzw. welchen das mit Sauerstoff angereicherte Gas eingeleitet wird. Es kann auch zweckmäßig sein, das mit Sauerstoff angereicherte Gas in der Nähe des Rückschlagventils einzuleiten.

Vorzugsweise sollte das mit Sauerstoff angereicherte Gas mindestens 90 Volumenprozent Sauerstoff enthalten, besonders bevorzugt jedoch mindestens 98 Volumenprozent Sauerstoff. Dadurch wird der Anteil von unerwünschten Gasen, beispielsweise von Stickstoff, die im Abwasser gelöst werden müssen, in erträglichen Grenzen gehalten.

Die Mindestmenge an mit Sauerstoff angereichertem Gas, welche benötigt wird, um zu verhindern, daß die in dem Abwasser herrschende Konzentration gelösten Sauerstoffes unter einen Pegel abfällt, bei welchem der

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bakterielle Abbau von sauerstoff- oder schwefelhaltigen Verbindungen im Abwasser einsetzt, hängt von einer Anzahl verschiedener Faktoren ab. Wichtige Faktoren sind die Abwassertemperatur, die Zeit während welcher sich das Abwasser in dem Kanal befindet, und die Geschwindigkeit, mit welcher das Abwasser den gelösten Sauerstoff aufnimmt Wichtig sind auch die Innenabmessungen des Abwasserkanals, da die ggf. in dem Abwasser vorhandenen Bakterienvölker das Bestreben haben, sich in der Nähe der Innenwandungen κι des Abwassei kanals anzusiedeln. Da alle diese Parameter leicht empirisch bestimmt werden können, kann die Mindestmenge von mit Sauerstoff angereichertem Gas, die hinsichtlich einer gegeoenen Abwassermenge in den Kanal eingeführt werden muß, leicht berechnet werden, wenn man weiß, wie hoch in dem in den Abwasserkanal einströmenden Abwasser die Konzentration des darin gelösten Sauerstoffes ist Folglich ist es zweckmäßig, daß stromab der Stelle, an der das mit Sauerstoff angereicherte Gas in das Abwasser eingeleitet wird, entweder die Konzentration des im Abwasser gelösten Sauerstoffs oder/und der bipchemische Sauerstoffbedarf des Abwassers überwacht werden, und die Einleitung des mit Sauerstoff angereicherten Gases in das Abwasser jeweils aufgrund von Änderungen des 2^r> überwachten Wertes geregelt wird.

Durch ein derartiges Vorgehen ist es möglich, irgendwelchen, durch den jeweiligen Tagesablauf bedingten oder klimatisch bedingten Änderungen des Sauerstoffbedarfs des Abwassers Rechnung zu tragen, in Falls gewünscht, kann eine entsprechende automatische Steueranlage vorgesehen sein, mit deren Hilfe jeweils der Grad der Einführung des mit Sauerstoff angereicherten Gases in das Abwasser selbsttätig eingestellt wird, wobei die Erhöhung der einzuführenden Gasmen- » ge jeweils vorzugsweise schrittweise in jeweils bestimmten zuzuführenden Mengen erfolgt, wenn sich zeigt, daß die Konzentration des in dem Abwasser gelösten Sauerstoffs um einen bestimmten Wert abgenommen hat, während vorzugsweise die Menge des jeweils zugeführten Gases wiederum schrittweise vermindert wird, wenn sich zeigt, daß der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in dem Abwasser um einen gegebenen Wert angestiegen ist. So kann beispielsweise das Gerät zur Messung der Konzentration des in dem « Abwasser gelösten Sauerstoffs so eingerichtet sein, daß es elektrische Signale erzeugt, die dazu verwendet werden, ein oder mehrere Solenoide in einem Regelkreis zu erregen, in welchem die Regelung der Zufuhr des mit Sauerstoff angereicherten Gases zu dem >» betreffenden Gasinjektor mittels solenoidbetätigter Ventile erfolgt

Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Steigkanal angewendet, dessen Länge kurz genug ist, so daß die Einführung des mit Sauerstoff angereicherten 5^r> Gases nur an einer einzigen Stelle zu erfolgen braucht, so ist es zweckmäßig, die Konzentration des in dem Abwasser gelösten Sauerstoffs in oder nahe des Kanalauslasses vorzunehmen. Ist der verwendete Steigkanal so lang, daß die Einführung des mit W) Sauerstoff angereicherten Gases an mehr als nur einer einzigen Stelle erforderlich ist, so erfolgt die Überwachung der jeweiligen in dem Abwasser herrschenden Konzentration gelösten Sauerstoffs vorzugsweise zwischen einer dieser Stellen und einer mit Bezug auf die μ Abwasserströmungsrichtung stromab der dem Kanalauslaß nächstgelegenen Stelle.

Als Quellen für mit Sauerstoff angereichertes Gas kommen die verschiedensten Einrichtungen in Frage. So kann beispielsweise flüssiger Sauerstoff in einem Isoliergefäß gelagert werden und durch einen Verdampfer geführt werden, bevor er als reiner Sauerstoff in den Abwasserkanal eingeleitet wird. In Abwandlung dessen kann reiner Sauerstoff auch aus einer oder mehreren Sauerstofflaschen zugeführt werden, in welchen er unter Druck gelagert wird. Mit Sauerstoff angereicherte Luft kann beispielsweise aus einer Lufitrertnanlage bezogen werden, in welcher durch periodische Druckänderungen ein Wechsel-Adsorptions-Desorptionsprozeß aufrechterhalten wird. Falls erforderlich, können dem Sauerstoff bzw. der mit Sauerstoff angereicherten Luft andere Gase beigemischt werden.

Das mit Sauerstoff angereicherte Gas wird zweckmäßig mit einem Druck im Bereich zwischen 1,5 bar und 5,0 bar in den Abwasserkanal eingeführt. Ein Druck zwischen 5 bar und 10 bar ist ebenfalls noch günstig.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das mit Sauerstoff angereicherte Gas vorzugsweise in Form von kleinen Gasblasen in das Abwasser eingeführt, welche vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0,05 mm und 0,15 mm haben sollten, wodurch die Löslichkeit des Gasgemisches wesentlich erhöht wird. Die Einspeisung des Gases kann länger andauern als Abwasser durch den Steigkanal gepumpt wird.

Bei vielen Abwasserkanälen wird jeweils vertikal oberhalb der Stelle, an welcher das mit Sauerstoff angereicherte Gas in den Kanal eingeführt werden soll, kein Einstiegschacht vorhanden sein. In solchen Fällen kann man eine starre oder biegsame Röhre vorsehen, welche von der betreffenden Quelle des mit Sauerstoff angereicherten Gases über einen Einstiegschacht in den Abwasserkanal eingeführt wird und sich ein Stück weiter längs des Abwasserkanals bis zu der Stelle hin erstreckt, an welcher das mit Sauerstoff angereicherte Gas eingeführt werden soll, wo die Röhre dann in Form eines Injektors endet.

Der oder die Injektorauslässe sind zweckmäßig mit Bezug auf die Abwasserströmung stromab gerichtet, so daß die Gefahr, daß Feststoffe den oder die Auslässe verstopfen, verringert ist.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Der Steigkanal 2 weist einen Einlaß 4 auf, der eine unterirdische Pumpstation 6 versorgt. In dieser Pumpstation befindet sich ein Sumpf 3, welcher Abwasser vom Einlaß 4 aufnimmt, und an den Auslaß des Sumpfes 3 ist eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Auslaß wiederum an den Einlaß einer Leitung 7 angeschlossen ist, längs welcher Abwasser nach oben abgepumpt wird. Die Leitung 7 steigt in Strömungsrichtung des Abwassers an und endet in einem zur Reinigungsstelle führenden Hauptkanal 8, über welchen das Abwasser in einen nicht dargestellten Gefällekanal gelangt In der Nähe des Einlasses des Kanals 7 befindet sich ein Rückschlagventil 9, welches ein Zurückströmen des Abwassers aus dem Steigkanal 7 in die stillstehende Pumpe 5 verhindert. In der Nähe dieses Rückschlagventils 9 befindet sich im Steigkanal 7 ein Injektorrohr 16 zwischen diesem Rückschlagventil 9 und dem zur Reinigungsstelle führenden Hauptkanal 8. Über das lnjel'torrohr 16 wird Sauerstoff in den Abwasserkanal eingeleitet. Der Sauerstoff gelangt zum Injektorrohr 16 über eine Leitung 18, die von einem überirdisch angeordneten Sauerstoffkonverter 20 durch einen Einstiegschacht 22 hindurch nach unten geführt ist. Der

Sauerstoffkonverter 20 weist einen vakuumisolierten Behälter 24 und einen Verdampfer 26 auf.

Der Zustrom von Sauerstoff zum Injektorrohr 16 wird mittels eines Strömungssteuerventils 28 gesteuert. Dieses Ventil ist vorzugsweise ein Solenoidventil, welches selbsttätig derart betätigt wird, daß der Grad des Sauerstoffzustroms zum Injektorrohr 16 jeweils von Änderungen des Konzentrationswertes des im Abwasser gelösten Sauerstoffs abhängt, welcher in dem zur Reinigungsstelle führenden Hauptkanal 8 des Steigkanal-Hauptsammlers 2 mittels eines Meßgerätes 30 für gelösten Sauerstoff gemessen wird.

Anhand des nachstehend wiedergegebenen Ausführungsbeispiels wird nunmehr das erfindungsgemäße Abwasserbehandlungsverfahren noch weiter erläutert.

Ausführungsbeispiel
In den Sumpf eines 1140 m langen Steigkanals mit einer lichten Weite von 200 mm wurden stündlich 26 800 I häusliches Abwasser eingeleitet. Die Konzentration von in dem ankommenden Abwasser gelöstem Sauerstoff betrug 6 mg/1. Die Temperatur des ankommenden Abwassers betrug i5°C.

Der Sumpf des Steigkanals hatte ein Fassungsvermögen von 6000 1 und immer, wenn der Sumpf vollgelaufen war, wurde mit dem Pumpen begonnen, und das Pumpen wurde jeweils auf eine Dauer von nur 2 min 50 see fortgesetzt. Während jeder Pumpperiode wurden jeweils 0,108 m³ reinen Sauersloff gases mit einem Druck von 3 bar in das Abwasser eingeleitet. Die Sauerstoffeinleitung in das Abwasser wurde jeweils in dem Augenblick unterbrochen, wenn mit dem Pumpen aufgehört wurde.

An dem zur Reinigungsstelle führenden Hauptkana! des Steigkanals wurden keinerlei Spuren von Schwefelwasserstoff mehr nachgewiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24 OO Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von in einem Abwasserkanal befindlichem Abwasser mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas, das unter Druck in das Abwasser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch einen Steigkanal geleiteten Abwasser im wesentlichen das gesamte in dieses eingeleitete, mit Sauerstoff angereicherte Gas gelöst wird. '< ο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Sauerstoff angereicherte Gas an einer oder mehreren Stellen zwischen dem Kanalauslaß und einem in der Nähe einer Abwasserpumpe angeordneten Rückschlagventil eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS das mit Sauerstoff angereicherte Gas in der Nähe des Rückschlagventils eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Sauerstoff angereicherte Gas mindestens 90 Vol.-% Sauerstoff enthält

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Sauerstoff angereicherte Gas mindestens 98 Vol.-% Sauerstoff enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der Stelle, an der das mit Sauerstoff angereicherte Gas in das Abwasser eingeleitet wird, entweder die Konzentration des im Abwasser gelösten Sauerstoffes oder/und der biochemische Sauerstoffbedarf des Abwassers überwacht werden, und die Einleitung· des mit Sauerstoff angereicherten Gases in das Abwasser jeweils aufgrund von Änderungen des überwachten Wertes geregelt wird.