DE2459634B2 - Verfahren zur biologischen reinigung von abwasser und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels einer mindestens drei miteinander verbundene Becken aufweisenden Abwasserreinigungsanlage, bei dem das zu reinigende Abwasser nacheinander mindestens zwei ersten, als Belebungsbecken wirkenden Becken zugeführt wird, um dem Abwasser in diesen reinen Sauerstoff oder ein Sauerstoffgemisch einzutragen, und dann das derart mit Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch angereicherte Abwasser nach einer bestimmten durchschnittlichen Verweilzeit aus dem letzten Belebungsbecken dem letzten als Nachklärbecken wirkenden Becken zugeführt und das geklärte Abwasser aus diesem abgeführt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser mittels einer mehrere Belüftungsbecken aufweisenden Anlage bekannt (DT-PS 5 01 580), bei welcher nach jedem Belüftungsbecken mittels Siebvorrichtungen der Belebtschlamm herausgesiebt und im Gegenstrom zum Abwasser von Stufe zu Stufe fortbewegt wird. Dies bedingt jedoch mehrere komplizierte Siebvorrichtungen und mehrere Schlammpumpen, was in der Anschaffung und im Unterhalt (24-Stunden-Betrieb!) sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art unter Vermei-

dung der oben angedeuteten Nachteile so auszubilden, daß keine mechanische Schlammräumung erforderlich ist und trotzdem keine Verschlammung der Anlage erfolgt

Diese Aufgabe wird bei eimern Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man diese Betriebsrichtung beibehält, bis die Belebtschlammkonzentration im ersten Becken unterhalb eines bestimmten Wertes sinkt, worauf die Betriebsrichtung gewechselt wird, so daß das dritte Becken und das zweite Belebungsbecken als miteinander verbundene Belebungsbecken und das erste Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken wirken, und das Verhältnis von in der Belebungsstufe sich befindendem Abwasservolumen zu dem kleineren, in der Nachklärstufe sich befindendem Abwasservolumen in beiden Betriebsrichtungen gleich isL

Bei Anwendung des erfindungsgernäßen Verfahrens erfolgt trotz dem Fehlen einer mechanischen Schlammräumung auch bei sehr ungünstigen Abwasserverhältnissen keine Verschlammung der Anlage, das Verfahren ist mit einfachen Mitteln durchzuführen, und das Volumen des Belüftungsteils ist in beiden Betriebsrichtungen der Anlage bedeutend größer als das Volumen des Nachklärteils.

Bei besonders tiefen Becken von beispielsweise 6 bis 12 Metern Tiefe ist es zweckmäßig, wenn man den reinen Sauerstoff oder das Sauerstoffgemisch mittels einer unterhalb der Abwasseroberfläche sich befindenden Abwasserumwälzvorrichtung, vorzugsweise einem doppelseitigen Zentrifugalpumpenrad, in das in den Belüftungsbecken sich befindende Abwasser einträgt, indem man den Sauerstoff bzw. das Sauerstoffgemisch über mindestens eine Zufuhrleitung bis in den Ansaugbereich der Abwasserumwälzvorrichtung zuführt.

Zur Vermeidung von Schlammablagerungen auf dem Boden der Belebungsbecken ist es vorteilhaft, wenn man mittels der in den als Belebungsbecken wirkenden Becken angeordneten Sauerstoffeintragvorrichtungen unmittelbar oberhalb der Beckensohle eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 30 cm/s erzeugt.

Es ist auch bereits eine Einrichtung bekannt (CH-PS 5 44 040), bei der zwei gleich große Becken eingesetzt werden, wobei abwechselnd das eine als Belüftungs- und das andere als Nachklärbecken wirkt.

Diese Einrichtung weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, daß bei der Verwendung von Luft als Belüftungsmedium das als Nachklärbecken wirkende Becken doppelt so groß ist als es für einen optimalen Betrieb erforderlich wäre. Eine solche Einrichtung ist somit verglichen mit einer für die gleiche Durchflußmenge berechneten, jedoch für nur eine einzige Betriebsrichtung ausgelegten herkömmlichen, normalen Abwasserreinigungsanlage, welche ein Belüftungs- und ein Nachklärbecken aufweist, um 33" /3% zu groß und bezüglich des Bauvolumens 33'/3% teurer. Was dies bei einer für eine Großstadt bestimmten Abwasserreinigungsanlage bedeuten würde, ist ganz offensichtlich.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche mindestens drei miteinander verbundene Becken, mindestens zwei in den mindestens drei Becken einsetzbare Sauerstoffeintragvorrichtungen und dem ersten und dem letzten Becken zugeordnete Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittei aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ahwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittel sowie die Sauerstoffeintragvorrichtungen über eine Steueranordnung derart miteinander verbunden sind, daß intermittierend die beiden ersten Becken als Belebungsbecken und das dritte Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken sowie umgekehrt die beiden letzten Becken als Belebungsbecken und das erste Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken betrieben werden können, und daß die Becken derart bemessen sind, daß das Verhältnis des Gesamtvolumens der Belebungsbekken zum kleineren Volumen des Nachklärbeckens in beiden Betriebsrichtungen gesehen gleich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 8.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

■5 Zeichnung dargestellt, die nachstehend erläutert wird.
Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt längs der Linie I-I in F i g. 2 durch eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage,

ίο F i g. 2 einen Grundriß der in F i g. 1 dargestellten Anlage,

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie HMII in Fig.2 und
F i 3.4 einen Schnitt analog F i g. 1 durch eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage.

Wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich, wird das zu reinigende Abwasser über die Zuleitung 1, ein Becken 2, einen Sandfang 3, einen Grobstoffzerkleinerer 4, eine nachfolgende Wassermengenmeßeinrichtung 5 und einen der beiden ferngesteuerten Zulaufschieber 6a und 6Z) in eines der beiden äußeren Becken 7a und Tb einer Dreibeckeneinheit eingeleitet. Ist zum Beispiel der Zulaufschieber 6a geöffnet, dann ist gleichzeitig der Zulauf schieber 6b geschlossen, so daß das zugefühi ts zu reinigende Abwasser nur in das rechte Becken 7a der Dreibeckeneinheit gelangt. Die in den in dieser Betriebsrichtung der Anlage als Belebungsbecken wirkenden Becken 7a und 8 angeordneten Oberflächenbelüftungskreisel 9a und 9c werden dabei über ihre zugeordneten Antriebsmotoren 10 in Rotation versetzt und tragen dabei Luft oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft in das in den Becken 7a und 8 sich befindende Abwasser. Der im als Nachklärbecken wirkenden Becken Tb angeordnete Oberflächenbelüftungskreisel 9b befindet sich im Ruhezustand. Die dem Becken 7£> zugeordnete Ablauf anordnung Wb ist geöffnet, während die dem als Belebungsbecken wirkenden Becken 7a zugeordnete Ablaufanordnung 11a geschlossen ist. Die quer durch die Becken 7a bzw. Tb sich erstreckenden Ablaufrohre der Ablaufanordnung 11a und Wb sind unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet, so daß keine Schwimmstoffe in die in diesen sich befindenden Ausflußöffnungen gelangen.

Durch das in das Becken 7a und anschließend in das Becken 8 eintretende Abwasser wird bei ständiger Vermischung mit dem in diesen Becken sich befindenden Belebtschlamm das mittels der Oberflächenbelüftungskreisel 9a und 9b belüftete Abwasser-Belebt-

»0 schlammgemisch durch die in der Beckentrennwand 12 sich befindenden Durchtrittsöffnungen 13 in das dritte Becken Tb verdrängt, welches dabei die Funktion eines Nachklärbeckens insofern übernimmt, daß sich der Belebtschlamm über die Strecke von den Durchtrittsöff-

⁶^ nungen 13 bis zu der Ablaufanordnung Wb, auf der Beckensohle des Beckens Tb ablagert. Da im mittleren Becken 8 sich das Abwasser-Belebtschlammgemisch infolge der Wirkung des Oberflächenbelüftungskreisels

9c in stark turbulentem Zustand befindet und andererseits im als Nachklärbecken wirkenden E ecken Tb eine ruhige, gleichmäßige Strömung erforderlich ist, sind auf beiden Seiten der Beckentrennwand 12 von oberhalb der Durchtrittsöffnungen 13 je eine über die gesamte Beckenbreite und von der Beckenwand 12 nach unten und gegen das Beckeninnere ϊ\ι geneigt sich erstreckende, in horizontaler Richtung gesehen die Durchtrittsöffnungen überdeckende Strömungsleitfläche 14 und 15 vorgesehen, welche trotz recht turbulenten Strömungs-Verhältnissen im Becken 8 eine ruhige, gleichmäßige Strömung im Becken Tb bewirken. Das vom Belebtschlamm befreite und biologisch gereinigte Abwasser verläßt das als Nachklärbecken wirkende Becken Tb über die Ablaufanordnung 1 !binden Ablaufkanal 16. ij

Da bei dieser Ausbildung der Abwasserreinigungsanlage der Belebtschlamm ständig aus den beiden ersten Becken Ta und 8 in das anschließende letzte Becken Tb verdrängt und nicht mehr zurückgeführt wird, tritt in den beiden als Belüftungsbecken eingesetzten Becken x> Ta und 8 mit zunehmender Betriebszeit eine Abnahme der Belebtschlammkonzentration ein. Unterhalb einer bestimmten Belebtschlammkonzentration würde eine starke Abnahme der Reinigungsleistung auftreten. Außerdem wird dem im Becken Tb abgelagerten Belebtschlamm kein Sauerstoff mehr zugeführt, so daß sich auch in diesem Becken nach einer bestimmten Betriebszeit Folgeerscheinungen bemerkbar machen würden.

Um die vorgenannten Folgeerscheinungen auszuschließen und eine einwandfreie Reinigungsleistung zu gewährleisten, wird die Betriebsrichtung der Dreibekkeneinheit nach einer bestimmten Zeit umgekehrt, und zwar bevor die Belebtschlammkonzentratton in den beiden ersten Becken Ta und 8 unterhalb eines bestimmten Werts gesunken ist Bei diesem Wechsel, der vollautomatisch erfolgt, wird zunächst der Oberflächenbelüftungskreisel 9a im ersten Becken Ta abgeschaltet, die Ablaufanordnung 116 geschlossen und der ferngesteuerte Zulaufschieber 6b geöffnet. Der Oberflächenbelüftungskreisel 9c im mittleren Becken 8 kann weiter in Betrieb bleiben. Mit dem Stillstand des Oberflächenbelüftungskreisels 9a tritt eine Beruhigung der Wasserbewegung im ersten Becken Ta ein, so daß der noch in diesem Becken Ta vorhandene Belebtschlamm sedimentieren kann. Die Sedimentation des im Bedien Ta sich befindenden Belebtschlammes wird über eine in einem bestimmten Abstand unterhalb der Ablauf anordnung lla angeordnete Photozellenanordnung 17 überwacht, indem die letztere bei genügender Sedimentation des Belebtschlammes im Becken Ta einen Steuerimpuls zur Öffnung der Ablaufanordnung lla abgibt, wodurch der Wasserablauf aus dem Becken Ta bewirkt wird. Gleichzeitig wird der Oberflächenbelüftungskreisel 9b im Becken Ib eingeschaltet und somit der sich in diesem Becken Tb abgelagerte Schlamm wieder in den notwendigen Schwebezustand gebracht und mit Sauerstoff versorgt

Für den Abzug von Oberschußschlamm erstreckt sich in das mittlere Becken 8 eine Oberschußschlammleitung 18, fiber welche überschüssiger Schlamm abgezogen und einem Schlammeindick- und Stapelbecken 19 zugeführt wird. Ober eine Schlammentnahme 20 wird der Schlamm aus dem Becken 19 entnommen.

Die Anlage kann selbstverständlich wie in Fig.2 strichpunktiert eingezeichnet, symmetrisch für die doppelte Kapazität ausgebildet sein.

Die in den intermittierend als Nachklär- und

Belüftungsbecken wirkenden Becken Ta und Tb angeordneten Oberflächenbelüftungskreisel 9a und 9b sind derart dimensioniert und ausgebildet, daß bei Betrieb derselben unmittelbar oberhalb der Beckensohle dieser Becken eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 30 cm/Sekunde erzeugt wird, um den sedimentierten Belebtschlamm wieder in den Schwebezustand zu bringen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Oberseiten der Becken Ta, Tb und 8 gasdicht abzuschließen und den im Betrieb oberhalb des Abwasserspiegels sich einstellenden Hohlräumen über Leitungen reinen Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen.

Zur Erhöhung der biologischen Aktivität kann man das in den als Belebungsbecken wirkenden Becken sich befindende Abwasser über Wärmeaustauscher 21, durch die zum Beispiel das erwärmte Kühlwasser eines Kernreaktors oder die Abwärme einer Schlammaufbereitungsanlage geleitet wird, um mindestens 2° C, vorzugsweise um 5 bis 10⁰C, gegenüber der Eintrittstemperatur des zu reinigenden Abwassers erwärmen.

Um die Anordnung von drei Belüftungsturbinen in den drei Becken Ta, Tb und 8 zu vermeiden, ist es, wie aus F i g. 4 ersichtlich, auch möglich, an einer oberhalb der Becken Ta, Tb und 8 verschiebbar angeordneten Traganordnung zwei Belüftungsturbinen 23 und 24 zu befestigen, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei doppelseitige Zentrifugalpumpenräder zur Eintragung von Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in das zu klärende Abwasser verwendet werden. Solche Zentrifugalpumpenräder eignen sich besonders gut bei tiefen Becken von beispielsweise 6 bis 12 Metern Tiefe, wobei sie in jedem der Becken in dem sie eingesetzt sind, zwei übereinander angeordnete, kreisringfönnige Hauptumwälzströmungen erzeugen und damit den gesamten Beckeninhalt gründlich umwälzen beziehungsweise den sedimentierten Belebtschlamm schnell in den erwünschten Schwebezustand bringen. Die Zuleitungen 25 zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch in das zu klärende Abwasser erstrecken sich bis in die Ansaugzonen der Belüftungsturbinen 23 und 24.

Um eine drallfreie Einströmung des Abwassers in die beiden Ansaugöffnungen der Belüftungsturbinen zu erhalten, sind in axialer Richtung gesehen vor diesen Ansaugöffnungen kreuzweise angeordnete Strömungsleitbleche 26 und 27 vorgesehen. Die oberen Strömungsleitbleche 26 sind an der Traganordnung und die unteren Strömungsleitbleche 27 am Beckenboden befestigt

Soll nun die Betriebsrichtung der in F i g. 4 dargestellten Anlage gewechselt und somit das Becken 7b als Belebungsbecken und das Becken 7« als Nachklärbekken eingesetzt werden, dann werden zur Freigabe von Belüftungsturbinendurchirittsöffnungen 28 in den Trennwänden je ein Schieber 29 parallel zu den letzteren seitlich verschoben, worauf die BeWftungsturbme 23 in das Becken 8, die Belüftungsturbine 24 gleichzeitig in das Becken 76und die Schieber 29 wieder vor die Durchtrittsöffnungen 28 verschoben werden können.

Die Steuerung der Zulaufschieber und Ablauf anordnungen zum Betrieb der Anlage erfolgt analog zu der in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform und muß daher nicht mehr näher erttutert werden.

Wenn über die Zuleitungen 25 reiner Sauerstoff oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt werden solL dann müssen die Becken 7a, 7b und 8 selbstverständlich an ihrer Oberseite abgeschlossen

sein, so daß überschüssiger, über die Wasseroberfläche austretender Sauerstoff wieder aus dem oberhalb der Flüssigkeit sich befindenden Raum abgesogen und wieder in das zu belüftende Abwasser eingetragen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels einer mindestens drei miteinander S verbundene Becken aufweisenden Abwasserreinigungsanlage, bei dem das zu reinigende Abwasser nacheinander mindestens zwei ersten, als Bedienungsbecken wirkenden Becken zugeführt wird, um dem Abwasser in diesen reinen Sauerstoff oder ein >o Sauerstoffgemisch einzutragen, und dann das derart mit Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch angereicherte Abwasser nach einer bestimmten durchschnittlichen Verweilzeit aus dem letzten Belebungsbecken dem letzten als Nachklärbecken wirkenden '5 Becken zugeführt und das geklärte Abwasser aus diesem abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Betriebsrichtung beibehält, bis die Belebtschlammkonzentration im ersten Becken unterhalb einen bestimmten Wert «inkt, worauf die Betriebsrichtung gewechselt wird, to daß das dritte Becken und das zweite Belebungsbecken als miteinander verbundene Belebungsbekken und das erste Becken als nachgeschaltetes Nachklärbecken wirken, und das Verhältnis von in *5 der Belebungsstufe sich befindendem Abwasservolumen zu dem kleineren, in der Nachklärstufe sich befindendem Abwasservolumen in beiden Betriebsrichtungen gleich ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den reinen Sauerstoff oder das Sauerstoffgemisch mittels einer unterhalb der Abwasseroberfläche sich befindenden Abwasser- «mwälzvorrichtung, vorzugsweise einem doppelseiligen Zentrifugalpumpenrad, in das in den Belüf- lungsbecken sich befindende Abwasser einträgt, indem man den Sauerstoff bzw. das Sauerstoffgemisch über mindestens eine Zufuhrleitung bis in den Ansaugbereich der Abwasserumwälzvorrichtung Zuführt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels der in den als Belebungsbecken wirkenden Becken angeordneten Sauerstoffeintragvorrichtungen unmittelbar oberhalb der Beckensohle eine Strömungsgeschwindig- keit von mindestens 30 cm/s erzeugt.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens drei miteinander verbundenen Becken, mindestens zwei in den mindestens drei Becken einsetzbaren Sauerstoffeintragvorrichtungen, und mit dem ersten und dem letzten Becken zugeordneten Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzufuhr- und Abwasserabfuhrmittel lowie die Sauerstoffeintragvorrichtungen über eine Steueranordnung derart miteinander verbunden tind, daß intermittierend die beiden ersten Becken (7a, 8) als Belebungsbecken und das dritte Becken (7b) als nachgeschaltetes Nachklärbecken sowie umgekehrt die beiden letzten Becken (7b, 8) als Belebungsbecken und das erste Becken (7a) als nachgeschaltetes Nachklärbecken betrieben werden können, und daü die Becken derart bemessen sind, daß das Verhältnis des Gesamtvolumens der Belebungsbecken zum kleineren Volumen des Nachklärbeckens in beiden Betriebsrichtungen gesehen gleich ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Becken (7a, 7b, 8) zur Bildung eine; iVeifachbeckens stirnseitig miteinander verbunder und durch je eine in ihrer unteren Hälfte mil Durchtrittsöffnungen (13) versehene Beckentrenn wand (12) voneinander getrennt sind, und daf oberhalb der Durchtrittsöffnungen (13), mindesten: auf der dem intermittierend als Nachklärbecker wirkenden Becken (7a bzw· 7b) zugewandten Seite einer Trennwand (12), eine mindestens annähernc über die gesamte Beckenbreite und von dei Trennwand (12) nach unten und gegen das Beckeninnere zu geneigt sich erstreckende, ir horizontaler Richtung gesehen die Durchtrittsöffnung (13) überdeckende Strömungsleitfläche (15] vorgesehen ist

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Trennwand (12) je eine die Durchtrittsöffnungen (13) überdeckende Strömungsleitfläche (14,15) vorgesehen ist

7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten und letzten Becken (7a, 7b) eine in Abhängigkeit von der Betriebsrichtung der Anlage ein- bzw. ausgeschaltete Sauerstoffeintragvorrichtung (9a, 96) und im mittleren Becken (8) eine in beiden Betriebsrichtungen eingeschaltete Sauers ^eintragvorrichtung (9c) angeordnet ist

8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Becken (7a, 8,7b) aneinander angebaut sind und je eine in die jeweils als Belüftungsbecken zu betreibenden Becken (7a, 8) verfahrbare Sauerstoffeintragvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Trennwände zwischen den einzelnen Becken (7a, 7b, 8) je eine mindestens teilweise verschließbare Durchtrittsöffnung (28) für die Sauerstoffeintragvorrichtungen aufweisen.