DE2404289A1 - Verfahren zum behandeln von abwasser mit strahlduesen - Google Patents
Verfahren zum behandeln von abwasser mit strahlduesenInfo
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Description
BAJF Alcticn.:;ese 11 schaft
Uaser Zeichen: O.Z. JO 351 Spr/IG
0700 Ludwigshafen, 255.1.197^
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser in Belebungsvolumen mit einer oder mehreren Begasungsdüsen,
vorzugsweise Gas/Flüssigkeitsdüsen oder Strahldüsen.
Bei derartigen Verfahren werden biologisch abbaubare Abwasserschmutzstoffe
von Mikroorganismen (Belebtschlamm) aus dem Abwasser entfernt. Die Schmutzstoffe werden teils zu C0p veratmet
und teils in absetzbare Körpersubstanz umgewandelt. Zu diesem Zweck wird das Abwasser mit Belebtschlamm in einem bestimmten
Mengenverhältnis gemischt. Um den Stoffwechsel der Mikroorganismen im aeroben Milieu, d. i. in Gegenwart von gelöstem
Sauerstoff, aufrecht zu erhalten, muß durch technische Maßnahmen Sauerstoff zugeführt werden. Das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
ist in Bewegung zu halten, damit sich der Schlamm nicht auf dem Boden absetzt. Denn sedimentierter
Schlamm beteiligt sich nur sehr unvollkommen am aeroben Stoffwechsel und kann durch Faulen sogar zu Betriebsstörungen führen.
Da die Mikroorganismen auf Schwankungen in Konzentration und Zusammensetzung des Abwassers mit gehemmter (verminderter)
Aktivität reagieren können, ist das frische Abwasser so zuzuführen, daß es möglichst rasch auf das gesamte Volumen des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches
verteilt wird. Der beim Belüften des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches unter Umständen entstehende
Schaum ist so zu behandeln, daß der darin flotierte Belebtschlamm wieder in das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisoh zurückgeführt
wird. Flotierter Belebtschlamm dickt nämlich an der Oberfläche ein und kann - in Faulung übergegangen - zu
Störungen führen. Der Schaum selbst ist auf eine maximale Höhe zu begrenzen. Aus dem Belebungsvolumen fließt das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
in ein Absetzbecken, wo es sich in geklärtes Abwasser und Belebtschlamm auftrennt. Der Belebtschlamm
wird als Rücklaufschlamm in das Belebungsvolumen zurückgeführt;
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im Überschuß erzeugte Sch]ammsubstanz wird aus dem Verfahren abgezogen.
Es ist bekannt, diese Erfordernisse zum einen in Belebungsgräben,
zum anderen in Belebungsbecken wie folgt zu erfüllen:
Als Belebungsgräben werden solche Belebungsvolumen bezeichnet,
in welchen das Abwasser/Belebtsehlamra-Gemisch in oben offenen
Kanälen mit einer definierten mittleren Geschwindigkeit strömt.
Reaktortechnisch sind Belebungsgräben Schlaufenreaktoren.
Der Sauerstoffeintrag erfolgt entweder an der Oberfläche des
Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches mit sogenannten Oberflächenbelüftern
(Bürsten bzw. Walzen oder Kreisel), die zur Vergrößerung der Stoffübergangsfläche die Oberfläche mit teilweise getauchten
Laufwerken aufwirbeln oder unter der Oberfläche des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches
durch Ejektordüsen, die zur Vergrößerung der Stoffübergangsfläche eingeblasenes sauerstoffhaltiges Gas
mit Hilfe eines Wasserstrahls fein verteilen.
Durch die Rührwirkung der Oberflächenbelüfter, sowie durch Umströmung
von Umlenkungen und Einbauten wird in der Strömung Turbulenz erzeugt. Der von den Oberflächenbelüftern an das Abwasser/
Belebtschlamm-Gemisch erteilte Strömungsimpuls enthält auch eine
vertikale Komponente. Beide Mechanismen - vertikaler Impuls und Turbulenzen - sollen das Sedimentieren des Schlammes verhindern.
Die Ejektordüsen sind in Strömungsrichtung des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches
ausgerichtet, so daß der Impuls des austretenden Massenstroms die Umlaufströmung im Belebungsgraben antreibt.
Die Düsen sind in Bodennähe parallel nebeneinander gleichmäßig über die Beckenbreite verteilt. Oft sind die Düsen vor einer
Krümmung des Belebungsgrabens angeordnet. Da in der Krümmung ein korkenzieherartiger Strömungsverlauf induziert wird, ist im Bereich
der dort aufsteigenden Blasensäule dafür gesorgt, daß
sauerstoffreich^ Volumenelemente öfter durch sauerstoffarmes Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
ersetzt wird. Somit wird aus dem Gas mehr Sauerstoff absorbiert als bei Begasung eines geraden
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Grabenabsclinitts, wo der Translationsberegung des Grabeninhalts
keine Rotation überlagert ist.
Das Abwasser/Belebtsehlamm-Gemisch wird in einem ringförmigen,
ovalen oder mäanderförraig gewundenen und zum Schlaufenreaktor
in sich geschlossenen Belebungsgraben im Kreis gefördert. Darin strömt das Abwasser/Belebtschlamtn-Gemiseh mit einer definierten
Geschwindigkeit an der oder den Abwasser- und Rücklaufschlamm-Einleitungen
vorbei. Damit wird eine Verdünnung des frischen Abwassers im Verhältnis von Zulauf- zu Umlaufvolumenstrom erzielt.
Die Oberflächenbelüfter bewegen bevorzugt die Oberfläche des
Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches und ziehen sie durch den Einwirkungsbereich der rotierenden Maschinenteile. Dadurch wird
flotierter Schlamm wieder eingemischt. Die Höhe des Schaumes begrenzt man, falls erforderlich, durch Beregnen mit Wasser
und/oder durch Zugabe von schaumhemmenden Chemikalien. Durch
Ejektorbegasung entsteht bei Anwesenheit von Tensiden ein sehr feinblasiger Schaum, der flotierten Belebtschlamm enthält.
Dieser Schaum muß besonders behandelt werden.
Als Belebungsbecken werden solche Belebungsvolumen bezeichnet, welche vom Abwasser/Belebtsehlamm-Gemisch ohne gerichtete
Strömung durchsetzt werden. Reaktortechnisch sind Belebungsbecken Rührkessel.
Die Sauerstoffzufuhr erfolgt entweder durch Ofcerflächenbelüfter
wie in Belebungsgräben oder durch Druckluftbegasung. Diese bewirkt die Vergrößerung der Grenzfläche zwischen dem eingeblasenen
Gas und dem Abwasser/Belebtschlamm-Gemisoh durch Einblasen
von sauerstoffhaltigem Gas durch gelochte Rohre oder durch Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas durch Fritten, die
in der Nähe des Beckenbodens angeordnet sind oder durch Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas unter eingetauchten Rührwerken,
welche die Gasblasen mechanisch zerkleinern oder durch Ejektoren, in denen durch Flüssigkeitsstrahlen zusätzliche
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Energie zum Zerteilen des eingeblasenen sauerstof l'hal tigen Gases
zugeführt wird. Diese Ejektoren sind meist zu mehreren in Bündeln
symmetrisch zu einer vertikalen Achse angeordnet und blasen horizontal bis schräg nach unten.
Nach bekannten Verfahren wird statt Luft auch Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertes Gas in das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
eingetragen.
Der Belebtschlamm setzt sich dann nicht ab, wenn die Schlammflocken
Strömungsimpulse erhalten, die der Sedimentationsbewegung entgegen wirken:
Unter Oberflächenbelüftern bilden sich vertikal nach oben gerichtete
Strömungen aus, in die aus der Umgebung Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch angesaugt wird. Das vom Laufwerk abgeschleuderte
Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch regnet in gewissem Abstand vom Laufwerk auf die Abwasser/Belebtschlamm-Oberfläche
nieder und fließt von dort nach allen Seiten ab. Bei Oberflächenbelüftern
mit vertikaler Achse erfährt das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch einen Drehimpuls, der bei entsprechender
Anordnung des Oberflächenbelüfters zum Durchmischen des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches
ausgenutzt werden kann.
Bei Druckluftbegasung bildet sich eine nach oben aufsteigende
Blasensäule, in welcher - durch Impulsaustausch - auch Abwasser Belebtschlamm-Gemisch nach oben gefördert wird. Die Becken sind
so geformt, daß der nach unten sinkende Schlamm wieder in den Förderbereich der Blasensäule gerät. Dies kann auch durch horizontales
Bewegen der Blasensäule bewirkt werden.
Beim Eindüsen der Luft durch Ejektoren tritt aus dem Düsenmund ein gerichteter Freistrahl aus, der - gegen den Boden gerichtet
- abgesetzten Schlamm wieder aufwirbelt. Der Freistrahl saugt aus der Umgebung Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch an und
verstärkt die Förderwirkung der aufsteigenden Blasensäule.
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U.Z.
Um Intoxikationen vorzubeugen, leitet man das irische, unbehandelte
Abwasser gleichzeitig an mehreren Stellen des Beckens ein, so daß eine rasche Verdünnung mit dem vorhandenen Abwasser/Beleb
tschiaroro-Gemisch erfolgt.
Bei Ejektorbegasung können die Ejektordüsen die rasche Verteilung
des frischen, unbehandelten Abwassers übernehmen.
Im Einwirkungsbereich von Oberflächenbelüftern erfolgt die
Schaumbehandlung durch Beregnen mit dem hochgeworfenen Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch.
Bei Druckluftbegasung wird die Beckenoberfläche aus besonders dafür vorhandenen Düsen beregnet.
Bei der Erfüllung dieser Erfordernisse nach den bekannten Verfahren
ergeben sich folgende Nachteile:
Bei- der Vergrößerung der Flüssigkeitsoberfläche (Oberflächenbelüftung)
durch Hochschleudern des Abwasser/Belebtsehlamm-Gemisches
bilden sich Aerosole, die bei einem Gehalt an gewissen Geruchsstoffen zur Uraweltbelästigung und, wenn sie pathogene
Keime enthalten, sogar zu einer ernsten Umweltgefahr führen können.
Da die Sauerstoffzufuhr nur an der Oberfläche erfolgt, ist die
Tiefe des Belebungsvolumens beschränkt. Dies macht große Flächen für das aus reaktionskinetischen Gründen vorgeschriebene
Belebungsvolumen erforderlich.
Der mechanische Antrieb der Laufwerke und der hochgeworfene
und in das Belebungsvolumen zurückfallende Flüssigkeitsschwall verursachen erhebliche und schwer zu dämpfende Geräusche.
Da - besonders bei Oberflächenbelüftern mit vertikaler Achse beim
Ansaugen und Abschleudern der Flüssigkeit dem umgebenden Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch kein gerichteter Strömungsimpuls
mitgeteilt wird, ist die Durchmischung nur in einem diffusen Bereich um den Belüfter herum gewährleistet.
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Eine Umstellung des Klärverfahrens auf eine Begasung mit Sauerstoff
oder mit Gasen, die mit Sauerstoff angereichert sind, ist ohne Überdachung der Anlage nicht möglich.
Die Wellenbildung an der Oberfläche kann zu erheblichen Wechselbeanspruchungen
des Laufwerks führen, die zu starker Überdimensionierung des Antriebes zwingen.
An jeder Belüftungsstelle ist ein Masehinenfundament für den
Oberflächenbelüfter vorzusehen.
Da beim Ansaugen und Abschleudern des Abwasser/Belebtsehlamm-Geraisches
in Belebungsgräben - besonders bei Oberflächenbelüftern
mit vertikaler Achse - nur ein geringer Teil des Strömungsimpulses in Richtung der Umlaufströmung übertragen wird, treten
hier erhebliche Strömungsverluste auf.
Die Ejektorbegasung führt in Anwesenheit von Tensiden zu starker Schauraentwicklung. Bei gleichmäßig über der Beckenbreite verteilter
Begasung bildet sich an der Oberfläche des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches ein Blasenberg, der von einem zum anderen
Beckenrand reicht. Die vom Blasenberg abströmende Flüssigkeit bildet für den anströmenden Schaum eine unüberwindliche Sperre.
Dort dickt der flotierte Belebtschlamm bevorzugt ein und geht in Faulung über.
Da zur Erhöhung der Turbulenz in der Blasensäule der Ejektoren
die in Krümmungen induzierte Rotation ausgenutzt wird, sind Gräben zu bauen, die an möglichst vielen Begasungen umgelenkt
werden. Da jedoch der Strömungswiderstand in Umlenkungen mindestens
um eine Größenordnung größer ist als in geraden Kanälen, ist zur Erhaltung einer ausreichenden Umlaufströmungsgeschwindigkeit
ein unwirtschaftlich hoher Antriebsimpuls aufzuwenden.
In Belebungsbecken sind zur Wartung der Maschinen über dem Becken aufwendige Bühnenkonstruktionen vorzusehen, die auch
einen Austausch der Antriebsmaschinen ermöglichen müssen.
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Der begrenzte Einwirkungsbereich der Belüfter kanu zu aufwendigen
Beckenformen zwingen, z. B. zur Aufteilung des Belebungsbeckens in Zellen mit quadratischem Grundriß, die je einen
Oberflächenbelüfter in der Mitte enthalten.
Bei Druckluftbegasung durch Fritten und gelochte Rohre wird durch die aufsteigende Blasensäule nur eine Strömung in vertikaler
Richtung erzeugt. Zur raschen Durchmischung des gesamten Belebungsvolumens fehlt die Strömungskomponente in horizontaler
Richtung, die nur durch zusätzliche Maßnahmen erzeugt werden kann.
Die Geschwindigkeit - und damit der Strömungsimpuls - der aufsteigenden
Gasblasen - ist in Bodennähe am kleinsten. Da aber gerade dort der Belebtschlamm in Schwebe gehalten werden muß,
ist die Gefahr des Schlaramabsetzens sehr groß.
Die öffnungen für den Luftaustritt werden kleiner oder gleich dem Durchmesser einer Luftblase im Gleichgewichtszustand gewählt,
der vom Druck und von der Oberflächenspannung vorgegeben
ist. Diese kleinen Öffnungen von höchstens wenigen Millimetern Durchmesser verstopfen sehr leicht mit sedimentierendem
Schlamm.
Durch einfaches Einblasen der Luft wird die Größe der Stoffübergangsfläche
durch die Blasengröße im Gleichgewichtszustand begrenzt.
Die Schaumbehandlung muß - wegen der fehlenden Umlaufströmung an
der gesamten Beckenoberflache durchgeführt werden. Auch bei
Ausnutzung der vom Blasenberg abströmenden Oberfläche, die den Schaum zum Beckenrand fördert, ist die Schaumbehandlung längs
des gesamten Beckenrandes unerläßlich. Nachteilig ist, daß diese Schaumbehandlung Kosten für die Flüssigkeit zum Beregnen
verursacht und daß die Beregnung Aerosole entwickelt, die zur Geruchsbelästigung führen oder - wenn im Abwasser pathogene
Keime enthalten sind - zu einer ernsten Gefahr für die Umwelt werden können.
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ο.ζ. 30 3
Bei der Begasung von Belebungsbecken durch Ejektoren nach den bekannten Verfahren erfährt die Oberfläche des Abwasser/ße-]ebtsehlatnin-Gemisehes
keine gerichtete Bewegung. Daher bedeckt der bei der Belüftung entstehende Schaum die gesamte Oberfläche
und muß großflächig - durch Niederregnen - behandelt werden. Die dabei entstehenden Aerosole enthalten Geruchsstoffe und gegebenenfalls pathogene Keime, die zur Belästigung
oder Gefährdung der Umwelt führen können. Ein weiterer Nachteil ist die zum Niederregnen benötigte Flüssigkeitsmenge, die
der zu beregnenden Fläche proportional 1st.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der biologischen Abwasserbehandlung die vorstehend geschilderten Nachteile zu
vermeiden und die Düsenbegasung eines Belebungsvolumens mit gerichteter Strömung so durchzuführen, daß dem Vorwärtsimpuls
der Düsenbegasung der Auftriebseffekt des Gases so überlagert
wird, damit eine korkenzieherartige Strömung entsteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch
Impulsaustausch zwischen dem aus der oder den Düsen mit einer mittleren Impulsdichte von 10 bis Io N/m , vorzugsweise mit
3000 bis 5000 N/m austretenden Massenstrora und dem langsamer,
mit einer mittleren Impulsdichte von 50 bis 10^ N/m , vorzugsweise
90 bis 500 N/m strömenden Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch aus der Umgebung der Düse oder den Düsen im Belebungsvolumen eine gerichtete Strömung entsteht, der durch die
asymmetrisch zum Flächenschwerpunkt der senkrecht zur Volumenbegrenzung stehenden Querschnittsebene aus der Düse oder den
Düsen aufsteigenden Blasensäule eine Rotation überlagert wird.
Um die Oberfläche des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches zu bewegen
oder um das Sedimentieren des Belebtschlammes zu verhindern ist es vorteilhaft, daß die Richtung des aus der Düse
oder den Düsen austretenden Massenstroms in der horizontalen Projektionsebene um höchstens t 90° von der Parallelen zur
seitlichen Volumenbegrenzung, beziehungsweise zur Tangente an die gekrümmte seitliche Volumenbegrenzung abweicht, um höchstens
90° nach oben oder unten geneigt ist und eine Geschwin-
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digke i tskoniponen te in Richtung des langsamer strömenden Abwasser/Belebtsehlamm-Geraisches
in der Umgebung der Düse oder Düsen enthält.
Da die Größe des Belebungsvolumens durch den Durchsatz und der Verweilzeit des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches festgelegt
ist, wird eine für den wirtschaftlichen Betrieb der Düsenbegasung
ausreichende Beckentiefe erzielt, wenn in einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch in
einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
Zur Verbesserung der biochemischen Aktivität und des Absetzverhaltens
des Belebtschlammes kann es zweckmäßig sein, die Sauerstoffkonzentration im Belebtschlamm über die mit Luft zu
.erreichende Sättigung hinaus zu erhöhen. Deshalb ist in einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, den Strahldüsen
statt Luft Sauerstoff oder Gase zuzuführen, die mit Sauerstoff angereichert sind.
Zur raschen Verteilung von toxischen Abwasserinhaltsstoffen
und/oder zur Senkung der Kosten ist es vorteilhaft, daß als Treibstrahlflüssigkeit für die Düsen frisches Abwasser und/
oder geklärtes Abwasser und/oder Belebtschlamm und/oder Rücklaufschlamm benutzt wird.
Zur raschen Verteilung von Hilfsmitteln ist es vorteilhaft, daß der Treibstrahlflüssigkeit schaumhemraende Chemikalien und/
oder Sedimentationshilfsmittel und/oder Floekungshilfsmittel
und/oder Adsorbentien zudosiert werden.
Bei langer Verweilzeit, aber nur geringer Sauerstoffzehrung
des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches ist es zur Verhinderung von Sedimentationen erfindungsgemäß vorteilhaft, die Düsen
durch das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch zu bewegen.
Zur raschen Erneuerung des die Düsen umgebenden Abwasser/Belebtschlamm-Gemischs
ist es vorteilhaft, daß der aus den Düsen austretende Massenstrom eine Geschwindigkeitskomponente gegen
die Bewegungsrichtung der Düsen besitzt.
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Da durch die Düsenbegasung Schaum entstehen kann, ist es vorteilhaft,
wenn die Oberfläche des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches ganz oder teilweise mit Flüssigkeit beregnet wird.
Zur raschen Verteilung von Hilfsmitteln ist es von Vorteil, wenn dieser Flüssigkeit schaumhemmende Chemikalien und/oder
Sedimentationshilfsmittel und/oder Flockungshilfsmittel und/
oder Adsorbentien zudosiert werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind:
1) Für den Stoffübergang des Sauerstoffs an das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
steht ein maximales Partialdruchgefälle zur Verfugung, weil durch die gerichtete Strömung den Düsen
das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch mit minimalem Sauerstoffgehalt zugeführt wird.
2) Der Belebtschlamm wird auch bei großem Abstand zwischen den Düsen in Schwebe gehalten, weil das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
um eine horizontale Achse schraubenförmig rotiert.
3) Diese großen Abstände zwischen den Düsen ermöglichen große Gas- und Treibstrahlmengenströme und damit große Strömungsquerschnitte in den Düsen, die nicht verstopfen können.
k) Auf kleinem Grundriß sind tiefe Becken möglich, weil das
Gas am Boden des Belebungsvolumens zugeführt werden kann.
5) Da der Auftriebseffekt des Gases zum Antrieb der Rotation
der Strömung ausgenutzt wird, wird das Sedimentieren des Belebtschlammes mit allen störenden Folgeerscheinungen vermieden,
ohne daß die Turbulenz der Strömung durch zusätzliche Energiezufuhr vergrößert werden muß.
6) Schaum kann an wenigen Stellen des Belebungsvolumens auf kleinen Flächen, die leicht abzudecken sind, behandelt wer-
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- Ii - O.ζ. 30 351
den, weil der Schaum von der in definierter Richtung strömenden
Abwasser/Belebtschlamm-Oberflache bewegt wird.
7) Durch die Strahldüsenbegasung entsteht nur eine minimale Geruchsentwicklung, weil durch den hohen Absorptionsgrad der
Düsenbegasung nur ein Minimum an Gas mit dem Abwasser/Belebtschlamm-Geraisch kontaktiert werden muß.
8) Wegen des hohen Absorptionsgrades der Strahldüsenbegasung kann der Betrieb auf die Begasung mit reinem Sauerstoff oder
auf Gase umgestellt werden, die mit Sauerstoff angereichert sind, ohne daß das Belebungsvolumen überdacht werden muß.
9) Durch die Begasung mit Strahldüsen entstehen keine Aerosole .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 5 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben:
Figur 1 zeigt die Draufsicht auf einen Belegungsgraben, der mit Strahldüsenbelüftung ausgerüstet ist. Figur 2 zeigt einen
Längsschnitt und Figur 3 einen Querschnitt durch den Belebungsgraben in einem größeren Maßstab.
Das Belebungsvolumen 1 ist 37 m lang, 6 m breit und 2 m tief.
Eine Trennwand 2 teilt das Belebungsvolumen 1 in zwei parallele Belebungsgräben, die durch 2 Umlenkungen 1 a und 1 b
miteinander zu einem Schlaufenreaktor verbunden sind. Das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch
läuft durch eine Öffnung 3 aus einem Reaktionsvolumen k dem Belebungsgraben zu und verläßt
den Belebungsgraben durch eine Öffnung 5. Das Reaktionsvolumen k wird hier zur anaeroben Denitrifikation benötigt. Die aus
Gas/Flüssigkeits-Düsen 6 und Impulsaustauschrohren 7 bestehenden Strahldüsen sind an k Stellen am Boden 14 des Belebungsgrabens angeordnet. Ein Kompressor 8 versorgt die Düsen 6 durch
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- 12 - ο.ζ. 30 351
eine Rohrleitung 9 mit Luft; eine Kreiselpumpe 10 saugt Abwasser/ße
1 ebtschl arani-Gemisch durch ein Rohr 11 aus dem Belebungsgraben
und führt es durch eine Rohrleitung 12 den Diissen 6 zu. Die Maschinen 8, 10 werden durch Elektromotoren 13
angetrieben. Die Strahldüsen 6, 7 haben folgende Hauptabmessungen :
Flüssigkeitsdüse 15: 32 mm lichter Durchmesser
Impulsaustauschrohr 7: 360 mm lichter Durchmesser und
2650 mm Länge
Die Anordnung der Düsenachse erfolgt parallel zur Trennwand 2 und zum Boden 14 des Belebungsgrabens. Der seitliche Abstand
der Düsenachse von der Trennwand 2 beträgt dabei 0,6 m, der Abstand der Düsenachse vom Boden 14 des Belebungsgrabens
0,25 m.
Die aus dem Impulsaustauschrohr 7 austretende Blasensäule l6 erteilt dem Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch eine vertikale Beschleunigung
nach oben. Da die Strahldüsen 6, 7 im Strömungsquerschnitt asymmetrisch angeordnet sind, steigt das Abwasser/
Belebtschlamm-Gemisch an der Trennwand 2 hoch und fließt im oberen Teil des Grabens, besonders an der Oberfläche 17 zur
Seite ab. Aus Kontinuitätsgründen muß in diesem Strömungsquerschnitt der gleiche Massenstrom an der Außenwand 2 a nach
unten und quer über den Boden 14 auf die Blasensäule 16 zuströmen.
Auf diese Weise wird der Translationsströmung im Belebungsgraben eine Rotation überlagert, die ein Absetzen des
Belebtschlammes wirksam verhindert.
Durch die Seitwärtsströmung der Oberfläche 17 des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches
wird der dort gebildete Schaum und mit dem Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch im Umlauf strömende Schaum
auf eine Strähne zusammengeschoben und nur an wenigen Stellen 18 durch Beregnungsdüsen behandelt.
- 13 -
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- 43 - o.z. 30
Figur 4 zeigt das Belebungsbecken einer Versuchskläranlage.
Das zylindrische Becken mit vertikaler Achse hat einen Durchmesser
von 2 m und ist 1,8 in hoch mit Abwasser/Belebtschlamm
gefüllt. 0,2 ra über dem Boden lh des Belebungsbeckens sind
Düsen 6 und Impulsaustauschrohr 7 von zwei Strahldüsen horizontal
angeordnet.
Die Hauptabmessungen der Düsen sind:
Flüssigkeitsdüse 15: 5,2 mm lichte Weite
Impulsaustauschrohr 7: 50 mm lichte Weite und
400 mm Länge
Die Mündung der Flüssigkeitsdüsen 15 der Düsen 6 liegen einander auf einem Kreis um die vertikale Achse des Belebungsbeckens
von 1,2m Durchmesser symmetrisch gegenüber. Die Strahldüsen 6, 7 sind in der horizontalen Ebene um die Flüssigkeitsdüsenmündung
15 urn 60° gegen die Tangente an den Beckenrand gedreht, so daß die die Strahldüsen 6, 7 verlassenden
Massenströme auf einen kleineren konzentrischen Kreis gerichtet sind. Das Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch strömt
durch das Rohr 3 in das Belebungsbecken ein und verläßt das Becken durch das Rohr 5. Eine Kreiselpumpe saugt durch das
Rohr 11 Abwasser/Belebtschlamra-Gemisch an und fördert es durch die Ringleitung 12 zu den Düsen 6. Auch die Beregnungsdüse 18 wird durch die Ringleitung 12 versorgt. Aus der Ringleitung
9 erhalten die Düsen 6 Druckluft. Das Belebungsbecken ist mit einem Deckel 19 gasdicht verschlossen. Das Abgas entweicht durch ein Rohr 20.
Die beispielsgemäße Anlage wird seit zwei Jahren im Dauerversuch störungsfrei betrieben. Messungen der Gasmengen und der
Sauerstoffkonzentration in den Rohren 9 und 20 ergaben bei einer Begasung mit Luft, daß sich bei 1,0 mg gelöstem Sauerstoff
pro Liter Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch die hohe Sauerstoffabsorption von 50 % und mehr einstellt. Der Ab-
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- 14 - O.Z. 30
baugrad des BSI3.. (biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen)
ist besser als 90 % bei Schlammbelastungen von 0,4 bis 0,8 kg
BSI},, pro kg biochemisch aktiver Trockensubstanz und Tag. Die
3 Raumbelastung beträgt 1,3 bis 2,3 kg BSBj. pro nr Belebungsvolumen
und Tag.
Figur 5 zeigt die Draufsicht auf zwei Belebungsvolumen 21, 22. Das Belebungsvolumen 21 liegt konzentrisch zum Belebungsvolumen 22. Beide Volumen sind durch eine vertikale Wand 23
voneinander getrennt. Sie können gleich oder verschieden groß ausgelegt werden. Auf dem mittleren Bauwerk 24 ist eine Brücke
25 drehbar gelagert, die mit einem Fahrwerk 26 auf dem äußeren Beckenrand 27 im Uhrzeigersinn umläuft. Das Fahrwerk 26
wird motorisch angetrieben. An der Brücke 25 ist für jedes der Belebungsvolumen 21, 22 eine Strahldüse, bestehend aus
Düse 6 und Impulsaustauschrohr 7, befestigt. Die aus den Düsen austretenden Massenströme versetzen den Inhalt der Belebungsvolumen 21, 22 in eine Umlaufströmung gegen den Uhrzeigersinn.
Dieser Anlagentyp eignet sich bei Parallelbetrieb der Belebungsvolumen
21, 22 besonders für die Behandlung von schwach verschmutzten (z. B. kommunalen) Abwässern. Bei höher beladenem
Abwasser können die Belebungsvolumen 21, 22 hintereinander (mehrstufig) betrieben werden. Es können mehrere Stufen konzentrisch
zu den in Figur 5 gezeigten hinzugefügt werden. Statt der einen können auch mehrere Brücken 25 vorgesehen werden.
Stufenzahl, Anzahl der Düsen und Brücken werden von der Konzentration und von der Art der Abwasserinhaltstoffe, sowie
von den Eigenschaften des Belebtschlammes bestimmt.
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Claims (10)
- - ιζ - ο.ζ. ,50 351Patentansprüche■ 1./Verfahren zum Behandeln von Abwasser in Belebungsvolumen ~ mit einer oder mehreren Begasungsdüsen, vorzugsweise Gas/ Flüssigkeitsdüsen oder Strahldüsen, dadurch gekennzeichnet , daß durch Impulsaustausch zwischen dem aus der oder den Düsen mit einer mittleren Impulsdichte von 10 bis 10 N/m , vorzugsweise mit 3000 bis 5000 N/m austretenden Massenstrom und dem langsamer, mit einer mittleren Impulsdichte von 50 bis 10 N/m , vorzugsweise 90 bis 500 N/m strömenden Abwasser/Belebtschlamm-Gemisch aus der Umgebung der Düse oder den Düsen in Belebungsvolumen eine gerichtete Strömung entsteht, der durch die asymmetrisch zum Flächenschwerpunkt der senkrecht zur Volumenbegrenzung stehenden Querschnittsebene aus der Düse oder den Düsen aufsteigenden Blasensäule eine Rotation überlagert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des aus der Düse oder den Düsen austretenden Massenstroms in der horizontalen Projektionsebene um höchstens — 90 von der Parallelen zur seitlichen VoIuraenbegrenzung, beziehungsweise zur Tangente an die gekrümmte seitliche Volumenbegrenzung abweicht, um höchstens 90° nach oben oder unten geneigt ist und eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des langsamer strömenden Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches in der Umgebung der Düse oder Düsen enthält.
- 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisoh im Belebungsvolumen in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Düse oder den Düsen statt Luft Sauerstoff oder Gase zugeführt werden, die mit Sauerstoff angereichert sind.509832/0486- 16 -- Φ - ο.ζ. 30
- 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet , daß als Treibstrahlflüssigkeit für die Düse oder Düsen frisches Abwasser und/oder geklärtes Abwasser und/oder Belebtschlamm und/oder Rücklaufschlamm benutzt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstrahlflüssigkeit schaumheminende Chemikalien und/oder Sedimentationshilfsmittel und/oder Flockungsmittel und/oder Adsorbentien zudosiert werden.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse oder Düsen durch das Abwasser/ Belebtschlamm-Gemisch bewegt werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Düse oder den Düsen austretende Massenstrom eine Geschwindigkeitskonponente gegen die Bewegungsrichtung der Düse besitzt.
- 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Abwasser/Belebtschlamm-Gemisches ganz oder teilweise mit Flüssigkeit beregnet wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beregnungsflüssigkeit schaumhemmende Chemikalien und/oder Sedimentationshilfsmittel und/oder Flockungshilfsmittel und/oder Adsorbentien zudosiert werden.Zeichn. BASF Aktiengesellschaf509832/0486
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